2023年高考真题变式分类汇编:尾气处理装置

2023年高考真题变式分类汇编:尾气处理装置
一、选择题
1.(2022·广东)实验室用 和浓盐酸反应生成 后,按照净化、收集、性质检验及尾气处理的顺序进行实验。下列装置(“→”表示气流方向)不能达到实验目的的是(  )
A. B.
C. D.
【答案】D
【知识点】除杂;气体的收集;尾气处理装置;性质实验方案的设计
【解析】【解答】A.浓盐酸易挥发,制得的Cl2中含有HCl和水蒸气,饱和食盐水可除去HCl,浓硫酸可除去水蒸气,A不符合题意;
B.由于氯气的密度比空气大且不与空气反应,可用向上排空气法进行收集,B不符合题意;
C.Cl2与水反应生成的HClO具有漂白性,湿润的红布条褪色,干燥的红色布条不褪色,可验证干燥的氯气不具有漂白性,C不符合题意;
D.该装置是吸收尾气,由于Cl2在水中的溶解度较小,一般用NaOH溶液吸收尾气,D符合题意;
故答案为:D。
【分析】A.饱和食盐水可除去Cl2中的HCl,浓硫酸可用于干燥气体。
B.用向上排空气法收集气体的条件:①气体不与空气反应;②气体的密度比空气的大。
C.Cl2与水反应生成的HClO具有漂白性。
D.Cl2在水中的溶解度较小,一般用NaOH溶液吸收尾气。
2.(2021高三上·黄浦月考)工业制硫酸,通常用来吸收尾气的物质(  )
A.氨水 B.硫酸 C.氯化钙 D.氢硫酸
【答案】A
【知识点】工业制取硫酸;尾气处理装置
【解析】【解答】工业上制硫酸通常用氨水吸收含有二氧化硫的尾气,防止污染空气,
故答案为:A。
【分析】工业制硫酸的过程中,产生的尾气中含有SO2,可用碱性溶液吸收SO2。
3.(2021·乾安模拟)下列关于实验室制取SO2的实验,其中叙述正确的是(  )
A.甲图中可利用70%的浓硫酸和亚硫酸钠固体制取SO2
B.乙图中干燥SO2
C.可用丙图中装置和药品收集二氧化硫并吸收尾气
D.可用丁图中装置和药品检验铜和浓硫酸反应生成的CuSO4
【答案】A
【知识点】二氧化硫的性质;尾气处理装置;常见气体制备原理及装置选择
【解析】【解答】A.常使用亚硫酸钠和70%的浓硫酸制SO2,反应不需要加热,采用固液不加热型装置,A叙述符合题意;
B.SO2能与碱性物质反应,不能用碱石灰干燥,B叙述不符合题意;
C.澄清石灰水的浓度较稀,不适宜吸收SO2的尾气,C叙述不符合题意;
D.反应后的液体混合物应倒入水中,类似于浓硫酸的稀释,D叙述不符合题意;
故答案为:A。
【分析】
A.反应装置需要注意是否加热,是用固液混合、固体混合还是液体混合方式制备;
B.干燥混合气体要注意所被干燥的目标气体是否会被干燥装置吸收反应,减少产量;
C.气体收集装置要注意气体是否溶于水、气体密度比空气大或者小,尾气吸收装置要注意尾气是否能被吸收装置全部反应而不扩散到空气中造成污染;
D.涉及到浓硫酸的反应一定不能将水倒入含有浓硫酸的混液中,否则会造成危险。
4.(2020·徐州模拟)下列制取、干燥、收集NH3并进行尾气处理的装置和原理能达到实验目的的是(  )
A.制备NH3
B.干燥NH3
C.收集NH3并验满
D.尾气处理
【答案】C
【知识点】氨的实验室制法;尾气处理装置
【解析】【解答】A.氧化钙吸收氨水里的水并放热,可以促使氨水挥发出氨气,但装置中使用的长颈漏斗下端没有形成液封,氨气会从漏斗中逸出,A不符合题意;
B. 氨气与浓硫酸反应,不能用来干燥氨气,B不符合题意;
C.氨气密度比空气小,用向下排空气法收集,即从装置中比较短的导管一侧通入,氨气溶于水显碱性,可使湿润的红色石蕊试纸变蓝,将湿润的红色石蕊试纸放在导管口,可以检查氨气是否收集满,C符合题意;
D.氨气极易溶于水,易产生倒吸现象,故吸收尾气中的氨气时要有防倒吸装置,D不符合题意。
故答案为:C。
【分析】实验室用氯化铵和熟石灰混合加热反应或者用加热浓氨水来制取氨气,用碱石灰来干燥气体,用向下排空气法进行收集,尾气的吸收注意防倒吸
5.(2017·闵行模拟)所示装置目的不能达到的是(  )
A.吸收多余氨气 B.Fe3+、Cu2+的分离 C.酒精和浓硫酸制取乙烯 D.充分利用反应中的能量
A.A B.B C.C D.D
【答案】C
【知识点】尾气处理装置;乙醇的消去反应
【解析】【解答】A、氨气极易溶于水,需要有防倒吸装置,A不符合题意;
B、采用纸上层析法可以分离铁离子和铜离子,B不符合题意;
C、制取乙烯时温度计水银球放在反应液中,控制温度170℃,C符合题意;
D、采用热交换器可以充分利用反应中的能量,D不符合题意。
故答案为:C。
【分析】A、尾气处理溶解度大的气体时应有防倒吸装置。
C、制取乙烯时温度计水银球放在反应液中,控制温度170℃,浓硫酸作催化剂和吸水剂,反应温度140℃,生成乙醚。
6.(2015·博白模拟)关于图中各装置的叙述不正确的是(  )
A.装置①是中和滴定法测定硫酸的物质的量浓度
B.装置②中手捂烧瓶(橡胶管已被弹簧夹夹紧),发现导管中有液柱上升并保持稳定,则说明装置不漏气
C.装置③中X若为四氯化碳,可用于吸收氨气,并防止倒吸
D.装置④可检验溴乙烷发生消去反应得到的气体中含有乙烯(假定每个装置中吸收完全)
【答案】A
【知识点】有机物的鉴别;气体发生装置的气密性检查;尾气处理装置;中和滴定
【解析】【解答】解:A、装置①中氢氧化钠不能放在酸式滴定管中,所以发生装置①不适合,故A错误;
B、装置②手捂烧瓶(橡胶管已被弹簧夹夹紧),烧瓶内气体受热膨胀,使集气瓶中气体压强增大,在玻璃管中形成一段水柱,说明装置气密性良好,不漏气,故B正确;
C、装置②X若为CCl4,NH3或HCl极易溶于水且不溶于CCl4的气体,可以用装置③并可防倒吸,故C正确;
D、装置④中装有水的试管可除去溴化氢,乙烯能使高锰酸钾溶液褪色,所以装置④可检验溴乙烷发生消去反应得到的气体中含有乙烯,故D正确;
故选:A.
【分析】A、根据氢氧化钠应盛放在碱式滴定管中,不能放在酸式滴定管中;
B、装置气密性检验有多种方法,原理都是根据装置内外的压强差形成水柱或气泡;
C、根据装置②可以吸收易溶于水的气体,并可防倒吸;
D、根据装置④中装有水的试管可除去溴化氢,乙烯能使高锰酸钾溶液褪色;
7.(2022高三上·海安期末)下列实验室制取、干燥、收集并进行尾气处理的装置能达到实验目的的是
A.用装置甲制取 B.用装置乙干燥
C.用装置丙收集 D.用装置丁吸收
【答案】D
【知识点】气体发生装置;气体的收集;尾气处理装置
【解析】【解答】A.使用试管加热固体时,试管应稍向下倾斜,防止在试管口冷凝的水倒流使试管骤冷而炸裂;装置甲不能达到制取氨气的目的,A不符合题意;
B.氨气会与浓硫酸反应生成硫酸铵,因此氨气不能用浓硫酸干燥,可使用碱石灰;装置乙不能达到干燥氨气的目的,B不符合题意;
C.氨气的密度小于空气,应该短导管进,使空气从长导管出;装置丙不能达到收集氨气的目的,C不符合题意;
D.氨气极易溶于水,做尾气吸收时需要防倒吸,导管的末尾使用干燥管可以起到防倒吸的作用;装置丁可达到实验目的,D符合题意;
故答案为:D。
【分析】A.使用试管加热固体时,试管应稍向下倾斜;
B.氨气会与浓硫酸反应生成硫酸铵;
C.氨气的密度小于空气,应向下排空气法;
D.氨气极易溶于水,做尾气吸收时需要防倒吸。
8.(2022高一下·运城期末)实验室中某些气体的制取、收集及尾气处理装置如图所示(省略夹持和净化装置)。仅用此装置和表中提供的物质完成相关实验,最合理的选项是(  )
选项 a中的物质 b中的物质 c中收集的气体 d中的物质
A 浓氨水
B 浓硫酸 溶液
C 稀硝酸
D 浓盐酸 溶液
A.A B.B C.C D.D
【答案】B
【知识点】气体发生装置;气体的收集;尾气处理装置
【解析】【解答】A.将浓氨水滴到CaO固体混合产生NH3,NH3的密度小于空气,C中收集装置应从短进长出,NH3极易溶于水,A项不符合题意;
B.亚硫酸钠与浓硫酸反应产生SO2气体,SO2的密度大于空气,C中收集装置为长进短出,SO2为酸性氧化物可用NaOH溶液吸收尾气,B项符合题意;
C.Cu与稀HNO3溶液反应会生成NO气体,NO易于空气中的O2反应生成NO2,NO不与H2O发生化学反应,C项不符合题意;
D.浓盐酸和MnO2在加热条件下反应产生Cl2,常温下不反应,D项不符合题意;
故答案为:B。
【分析】A.氨气的密度小于空气;
C.NO与水不反应;
D.浓盐酸和二氧化锰反应需要加热。
9.(2021高一上·无锡期末)实验室制取氯气时,下列实验能达到相应目的的是(  )
A.图甲生成Cl2 B.图乙净化Cl2
C.图丙收集Cl2 D.图丁吸收Cl2尾气
【答案】D
【知识点】气体发生装置;气体的收集;尾气处理装置;常见气体制备原理及装置选择
【解析】【解答】A.实验室用浓盐酸和二氧化锰制取氯气时需要在加热条件下进行,图中缺少加热装置,故A不符合题意;
B.碱石灰能吸收氯气,不能用碱石灰净化氯气,故B不符合题意;
C.氯气的密度比空气大,应用向上排空气法收集,导管应长进短出,故C不符合题意;
D.氯气能与碱反应,可用浓碱溶液吸收多余的氯气,故D符合题意;
故答案为:D。
【分析】A.用二氧化锰作氧化剂,氧化浓盐酸制氯气,需要加热;
B.碱石灰是氧化钙和氢氧化钠的混合物,氯气和氢氧化钠会反应;
C.氯气的密度比空气大,用向上排空气法收集;
D.氯气有毒,污染空气,要注意尾气处理。
10.(2021高一上·德州期末)利用下图装置制备并收集气体,能达到实验目的的是(  )
选项 制备气体 装置a中药品 装置b中药品
A 浓盐酸 固体
B 稀硫酸 大理石
C 稀硫酸 锌粒
D 浓硫酸 固体
A.A B.B C.C D.D
【答案】D
【知识点】尾气处理装置;常见气体制备原理及装置选择
【解析】【解答】A.浓盐酸和二氧化锰制取氯气需要加热,A不符合题意;
B.稀硫酸和碳酸钙反应生成微溶于水的硫酸钙,阻碍了反应进行,B不符合题意;
C.锌和稀硫酸生成氢气,尾气不需要使用氢氧化钠溶液吸收处理,C不符合题意;
D.浓硫酸和亚硫酸钠生成二氧化硫,二氧化硫密度大于空气且有毒,故干燥后用向上排空气法收集后尾气用氢氧化钠吸收处理,D符合题意;
故答案为:D。
【分析】A.反应装置缺加热仪器。浓盐酸与MnO2在加热的条件下反应才能生成Cl2。
B.反应物选取不合适。稀硫酸与碳酸钙反应生成的硫酸钙会覆盖在碳酸钙表面而阻止反应的进行。
C.氢气无毒且不污染空气,不需要设置尾气吸收装置。
D.注意尾气处理装置。由于SO2有毒,且易与NaOH溶液反应,为防止倒吸,可在导气管的出口处连接一倒置的漏斗与吸收剂液面接触。
11.(2021高二下·汕尾期末)由SO2和O2制备SO3(熔点16.8℃,沸点44.8℃)的模拟装置如下图所示)(加热和夹持装置省略):
下列说法正确的是(  )
A.装置①中的试剂为饱和NaHSO3溶液
B.实验室可用铜与稀硫酸在加热条件下制取SO2
C.装置③反应管中的铂石棉用作反应的催化剂
D.从装置⑤逸出的气体有过量的SO2和O2
【答案】C
【知识点】氧化还原反应;催化剂;常用仪器及其使用;气体的收集;尾气处理装置
【解析】【解答】A、进入高温反应管的气体必须干燥,①应是浓硫酸,故A项不符合题意;
B、铜与稀硫酸不反应,故B项不符合题意;
C、通常情况下,SO2和O2反应很慢,需用催化剂催化,故C项符合题意;
D、该反应是可逆反应,④中逸出的气体主要是SO2和O2及少量的SO3气体,则⑤中应盛放碱石灰,可除去SO2、SO3,故D项不符合题意。
故答案为:C。
【分析】A、①的作用是干燥二氧化硫,应该采用浓硫酸;
B、铜与稀硫酸不反应,与浓硫酸才反应;
D、⑤的作用是尾气处理,目的是除去二氧化硫和三氧化硫。
12.(2021高一下·宁波期末)实验室中某些气体的制取、收集及尾气处理装置如图所示(省略夹持和净化装置)。仅用此装置中提供的物质完成相关实验,最合理的选项是(  )
选项 a中的溶液 b中的物质 c中收集的气体 d中的液体
A 浓氨水 生石灰 NH3 H2O
B 浓硝酸 铜片 NO2 H2O
C 稀硝酸 铜片 NO NaOH溶液
D 浓硫酸 亚硫酸钠 SO2 NaOH溶液
A.A B.B C.C D.D
【答案】D
【知识点】气体发生装置;气体的收集;尾气处理装置
【解析】【解答】A、浓氨水与氧化钙混合生成氨气,氨气的密度比空气小,不能使用向上排空气法,故A不符合题意;
B、浓硝酸与铜生成的是NO2,但是二氧化氮和水反应生成NO,不能用水吸收尾气,故B不符合题意;
C、稀硝酸与铜生成的是NO,NO不能用排空法收集,故C不符合题意;
D、浓硫酸与亚硫酸钠反应生成二氧化硫,二氧化硫密度大于空气,浓硫酸能够干燥二氧化硫气体,故D符合题意。
故答案为:D。
【分析】由制备实验装置可知,为固体和液体反应制备气体,用向上排空气法收集气体,说明气体密度比空气大,d是尾气处理,倒扣漏斗防倒吸,说明该气体极易溶于水。
13.(2021高二下·成都期末)实验室制备并收集干燥纯净的氯气的主要过程为:氯气的制备→除杂→干燥→收集→尾气处理。下列有关装置与药品不正确的是(图2、3、4中气体的流向均为从左到右)(  )
A.图1是的发生装置 B.图2可除去中的HCl
C.图3是的干燥装置 D.图4是的收集装置
【答案】A
【知识点】气体发生装置;气体的收集;尾气处理装置
【解析】【解答】A. 实验室常用二氧化锰固体和浓盐酸混合加热制备氯气、而不是与稀盐酸反应,A符合题意;
B.制备的氯气中含有氯化氢和水蒸气,先通过饱和食盐水以除去HCl杂质,图2可除去中的HCl,B不符合题意;
C. 经饱和食盐水除去氯化氢后,氯气中含有水蒸气,将其通过浓硫酸以干燥氯气,图3是的干燥装置,C不符合题意;
D.氯气密度大于空气密度,用向上排空气法收集,图4是的收集装置,D不符合题意;
故答案为:A。
【分析】A.二氧化锰固体与稀盐酸不反应;
B.HCl极易溶于水,氯气不易溶于饱和食盐水;
C.浓硫酸不与氯气反应;
D.密度大于空气密度的气体,可以用向上排空气法收集。
14.(2021高一下·马鞍山期末)如图a、b、c表示相应仪器中加入的试剂,可用图中装置制取、净化、收集的气体是(  )
编号 气体 a b c
A NH3 浓氨水 固体氢氧化钠 浓硫酸
B CO2 盐酸 碳酸钙 饱和NaHCO3溶液
C Cl2 浓盐酸 二氧化锰 浓硫酸
D NO2 浓硝酸 铜屑 NaOH溶液
A.A B.B C.C D.D
【答案】B
【知识点】气体发生装置;气体的收集;尾气处理装置;常见气体制备原理及装置选择
【解析】【解答】A.浓氨水滴入到固体NaOH中,由于NaOH溶于水,放出大量的热量,氨水受热分解产生氨气,但浓硫酸能和氨气反应生成硫酸铵,所以不能用浓硫酸干燥,应该用碱石灰干燥氨气,故A不符合题意;
B.盐酸和碳酸钙反应生成二氧化碳,盐酸有挥发性,所以生成的二氧化碳中有氯化氢,氯化氢和碳酸氢钠反应生成二氧化碳,饱和的碳酸氢钠和二氧化碳不反应,所以可用饱和碳酸氢钠洗气,二氧化碳的密度大于空气的密度,所以可用向上排空气法收集,故B符合题意;
C.二氧化锰和浓盐酸反应生成氯气需要加热,即MnO2+4HClMnCl2+Cl2↑+2H2O,所以该装置不能得到氯气,故C不符合题意;
D.铜和浓硝酸反应生成二氧化氮,浓硝酸有挥发性,所以二氧化氮中有硝酸,硝酸能和NaOH反应,二氧化氮和NaOH也反应,所以不能用氢氧化钠洗气,故D不符合题意;
故答案为B。
【分析】A、硫酸能和氨气反应生成硫酸铵,应该用碱石灰干燥氨气;
C、二氧化锰和浓盐酸反应生成氯气需要加热;
D、二氧化氮和NaOH反应。
15.(2021高一下·昆明期末)下列实验方案中,实验装置正确且能达到实验目的的是(  )
选项 A B C D
实验 装置
实验 目的 氨气溶于水的喷泉实验 制备乙酸乙酯 收集并处理尾气 稀释浓硫酸
A.A B.B C.C D.D
【答案】A
【知识点】常用仪器及其使用;气体发生装置;气体的收集;尾气处理装置
【解析】【解答】A.极易溶于该溶液的气体能发生喷泉实验,氨气极易溶于水,所以能做喷泉实验,能实现实验目的,故A选;
B.制备乙酸乙酯时,收集乙酸乙酯的导管不能插入饱和碳酸钠溶液中,以防止倒吸,故B不选;
C.收集要用向上排空集气法,进气导管长,出气导管短,故C不选;
D.稀释浓硫酸,应将浓硫酸倒入水中,故D不选;
故答案为:A。
【分析】B、收集导管不能插入饱和碳酸钠溶液中,防止倒吸;
C、收集要用向上排空集气法;
D、应将浓硫酸倒入水中。
16.(2021高一下·怀仁期末)下列装置和原理能达到实验目的的是(  )
A.制取SO2:
B.验证SO2的漂白性
C.实验室制备和分离乙酸乙酯
D.SO2的尾气处理
【答案】C
【知识点】尾气处理装置;常见气体制备原理及装置选择;性质实验方案的设计;制备实验方案的设计
【解析】【解答】A.制取SO2应选用亚硫酸钠和浓硫酸,不需加热,A项不符合题意;
B.SO2具有漂白性,但SO2不能使石蕊溶液褪色,B项不符合题意;
C.用乙醇和乙酸在浓硫酸、加热的条件下可制备乙酸乙酯,乙酸乙酯不溶于饱和碳酸钠溶液,出现分层,饱和碳酸钠溶液可以除去乙酸乙酯中混有的乙醇和乙酸,导气管未插入液面以下,可防止倒吸,C项符合题意;
D.SO2在饱和亚硫酸氢钠溶液中的溶解度较低,SO2的尾气处理应用氢氧化钠溶液,D项不符合题意;
故答案为:C。
【分析】A.亚硫酸钠和浓硫酸在常温下就能反应。
B.根据物质性质进行分析。
C.注意导气管不应插入液面以下,以防倒吸。
D.根据物质的性质进行分析。
17.(2021高一下·富平期末)实验室利用如图所示装置制备氯气,图中涉及气体发生、除杂、干燥、收集、尾气处理装置,其中不正确的是(  )
A.②③ B.①③④ C.①②④ D.②③④
【答案】D
【知识点】除杂;气体发生装置;气体的收集;尾气处理装置
【解析】【解答】用饱和食盐水除去氯化氢,不能用氢氧化钠,氢氧化钠与氯气反应,②不对;干燥装置应该长进短出,否则浓硫酸会压入右侧装置,③不符合题意;澄清石灰水浓度较低应换成氢氧化钠溶液吸收氯气,④不符合题意;
故答案为:D。
【分析】不能用氢氧化钠除氯气中的HCl,干燥装置中应该长进短处,尾气处理是用氢氧化钠吸收氯气。
二、多选题
18.(2018高一上·上海期中)以下各种尾气吸收装置中,适合于吸收易溶性气体,而且能防止倒吸的是(  )
A. B.
C. D.
【答案】B,D
【知识点】气体的收集;尾气处理装置
【解析】【解答】A、能防止倒吸,但不能使气体充分被吸收,故A不符合题意;
B、两个玻璃球有缓冲作用,导管插入溶液中,所以气体能充分被吸收且防止倒吸,故B符合题意;
C、气体成分能被吸收,但产生倒吸,故C不符合题意;
D、倒置的球形漏斗插入溶液中,气体能被充分吸收,且球形管有缓冲作用防止倒吸,故D符合题意;
故答案为:BD。
【分析】吸收易容气体,则需要气体与溶液接触,防止倒吸就要求发生倒吸时有教大容积盛放液体,据此判断即可。
三、非选择题
19.(2020·)氯可形成多种含氧酸盐,广泛应用于杀菌、消毒及化工领域。实验室中利用下图装置(部分装置省略)制备KClO3和NaClO,探究其氧化还原性质。
回答下列问题:
(1)盛放MnO2粉末的仪器名称是   ,a中的试剂为   。
(2)b中采用的加热方式是   ,c中化学反应的离子方程式是   ,采用冰水浴冷却的目的是   。
(3)d的作用是   ,可选用试剂   (填标号)。
A.Na2S B.NaCl C.Ca(OH)2 D.H2SO4
(4)反应结束后,取出b中试管,经冷却结晶,   ,   ,干燥,得到KClO3晶体。
(5)取少量KClO3和NaClO溶液分别置于1号和2号试管中,滴加中性KI溶液。1号试管溶液颜色不变。2号试管溶液变为棕色,加入CCl4振荡,静置后CCl4层显   色。可知该条件下KClO3的氧化能力   NaClO(填“大于”或“小于")。
【答案】(1)圆底烧瓶;饱和食盐水
(2)水浴加热;Cl2+2OH =ClO +Cl +H2O;避免生成NaClO3
(3)吸收尾气(Cl2);AC
(4)过滤;少量(冷)水洗涤
(5)紫;小于
【知识点】氧化性、还原性强弱的比较;氯气的化学性质;分液和萃取;物质的分离与提纯;尾气处理装置
【解析】【解答】(1)根据盛放MnO2粉末的仪器结构可知该仪器为圆底烧瓶;a中盛放饱和食盐水除去氯气中混有的HCl气体;(2)根据装置图可知盛有KOH溶液的试管放在盛有水的大烧杯中加热,该加热方式为水浴加热;c中氯气在NaOH溶液中发生歧化反应生成氯化钠和次氯酸钠,结合元素守恒可得离子方程式为Cl2+2OHˉ=ClOˉ+Clˉ+H2O;根据氯气与KOH溶液的反应可知,加热条件下氯气可以和强碱溶液反应生成氯酸盐,所以冰水浴的目的是避免生成NaClO3;(3)氯气有毒,所以d装置的作用是吸收尾气(Cl2);
A.Na2S可以将氯气还原成氯离子,可以吸收氯气,故A可选;
B.氯气在NaCl溶液中溶解度很小,无法吸收氯气,故B不可选;
C.氯气可以Ca(OH)2或浊液反应生成氯化钙和次氯酸钙,故C可选;
D.氯气与硫酸不反应,且硫酸溶液中存在大量氢离子会降低氯气的溶解度,故D不可选;
综上所述可选用试剂AC;(4)b中试管为KClO3和KCl的混合溶液,KClO3的溶解度受温度影响更大,所以将试管b中混合溶液冷却结晶、过滤、少量(冷)水洗涤、干燥,得到KClO3晶体;(5)1号试管溶液颜色不变,2号试管溶液变为棕色,说明1号试管中氯酸钾没有将碘离子氧化,2号试管中次氯酸钠将碘离子氧化成碘单质,即该条件下KClO3的氧化能力小于NaClO;碘单质更易溶于CCl4,所以加入CCl4振荡,静置后CCl4层显紫色。
【分析】本实验目的是制备KClO3和NaClO,并探究其氧化还原性质;首先利用浓盐酸和MnO2粉末共热制取氯气,生成的氯气中混有HCl气体,可在装置a中盛放饱和食盐水中将HCl气体除去;之后氯气与KOH溶液在水浴加热的条件发生反应制备KClO3,再与NaOH溶液在冰水浴中反应制备NaClO;氯气有毒会污染空气,所以需要d装置吸收未反应的氯气。
20.(2023·银川模拟)铬酰氯是一种无机化合物,化学式为CrO2Cl2,熔点—96.5℃,沸点117℃,常温下为深红棕色液体,放置在空气中会迅速挥发并水解。在实验室中可用重铬酸钾、浓硫酸与氯化钠反应得到铬酰氯。反应机理为:浓硫酸先分别与重铬酸钾和氯化钠反应生成CrO3和氯化氢气体两种中间产物,然后CrO3迅速与氯化氢气体反应生成铬酰氯。实验装置如图(夹持装置略):
回答下列问题:
(1)装置图中,仪器A、B的名称分别是   、   。
(2)温度计的作用是   。
(3)收集装置选用冰水浴的目的是   。
(4)CrO3与氯化氢气体反应生成铬酰氯的化学反应方程式是   。
(5)投料时,加入过量氯化钠粉末可以显著增大铬酰氯的产率,原因是   。
(6)图中C装置未画出,应为下列装置中的   (填标号),该装置的作用是   。
a. b. c. d.
【答案】(1)圆底烧瓶;(直形)冷凝管
(2)测量蒸汽的温度,收集117℃左右的馏分
(3)冷却,减缓铬酰氯挥发
(4)CrO3+2HClCrO2Cl2+H2O
(5)加入过量氯化钠可产生过量的氯化氢气体,使更多的CrO3参与反应
(6)b;吸收未参与反应的HCl气体,防止空气中的水蒸气进入收集装置
【知识点】尾气处理装置;制备实验方案的设计
【解析】【解答】(1)由实验装置图可知,仪器A为圆底烧瓶、仪器B为(直形)冷凝管,故答案为:圆底烧瓶;(直形)冷凝管;
(2)由题意可知,温度计的作用是测量蒸汽的温度,收集117℃左右的馏分得到铬酰氯,故答案为:测量蒸汽的温度,收集117℃左右的馏分;
(3)由题给信息可知,收集装置选用冰水浴的目的是起冷却作用,减缓铬酰氯挥发导致产率降低,故答案为:冷却,减缓铬酰氯挥发;
(4)由分析可知,三氧化铬与氯化氢气体共热反应生成铬酰氯和水,反应的化学方程式为CrO3+2HClCrO2Cl2+H2O,故答案为:CrO3+2HClCrO2Cl2+H2O;
(5)投料时,加入过量氯化钠粉末可以产生过量的氯化氢气体,有利于使更多的三氧化铬参与反应,增大铬酰氯的产率,故答案为:加入过量氯化钠可产生过量的氯化氢气体,使更多的CrO3参与反应;
(6)由分析可知,未画出的装置为盛有碱石灰的干燥管,目的是吸收未参与反应的氯化氢气体,防止空气中的水蒸气进入收集装置导致铬酰氯水解,故答案为:b;吸收未参与反应的HCl气体,防止空气中的水蒸气进入收集装置。
【分析】(1)依据仪器构造确定名称;
(2)温度计的作用是测量蒸汽的温度;
(3)依据题给信息判断;
(4)三氧化铬与氯化氢气体共热反应生成铬酰氯和水;
(5)增大一种反应物的量,可提高其它反应物的转化率;
(6)依据气体的性质和装置的构造分析判断。
21.(2022·晋中模拟)氯化亚砜(SOCl2)是一种液态化合物,沸点为78.8℃,在农药、制药行业中用途广泛。SOCl2遇水剧烈反应,液面上产生白雾,并产生有刺激性气味的气体。实验室合成原理:SO2+Cl2+SCl2=2SOCl2。其他相关信息如下:①实验室里通常用Na2SO3固体和浓硫酸在不加热时反应制备二氧化硫。②合成氯化亚砜时可能用到的部分装置如图所示。
回答下列问题:
(1)装置乙、丙中相同的仪器名称为   。
(2)实验室制取SOCl2是在三颈烧瓶中合成的,从图中选取合适的装置组成整个装置,所选仪器的连接顺序是:⑥→   →①②←   (用“→”或“←”连接各接口,箭头表示气体流向,某些仪器可以多次使用。装置乙用于制取氯气)。
(3)装置甲中冷凝管的进水口为   (填“③”或“④”)。冷凝管上连接的干燥管的作用是:①吸收逸出的Cl2、SO2,防污染;②   。
(4)浓硫酸的作用是   。
(5)该实验制取氯气的离子方程式为   。
(6)实验室对SO2尾气进行处理,下列如图装置中最合适的是   (填标号)。
(7)已知SCl2的沸点为60℃。实验结束后,将三颈烧瓶中液体混合物分离开的实验操作名称是   。若反应中消耗的Cl2的体积为896mL(已转化为标准状况,SO2足量),最后得到纯净的SOCl27.12g,则SOCl2的产率为   (保留两位有效数字)。
【答案】(1)分液漏斗
(2) → →⑨→⑩;⑩←⑨←⑦
(3)③;防止水蒸气进入装置与SOCl2反应
(4)干燥产生的氯气和二氧化硫
(5)MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O
(6)③
(7)蒸馏;75%
【知识点】尾气处理装置;常见气体制备原理及装置选择;实验装置综合
【解析】【解答】实验室用二氧化锰与浓盐酸共热制取氯气:MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O,制备的氯气中混有HCl和水蒸气,用饱和食盐水吸收HCl,用浓硫酸干燥氯气,二氧化硫气体由亚硫酸钠和浓硫酸制备,同理用浓硫酸干燥制得的二氧化硫气体,干燥纯净的氯气和二氧化硫在三颈烧瓶中由活性炭催化反应制得SOCl2,SO2+Cl2+SCl2=2SOCl2,SOCl2易水解,氯气和二氧化硫会污染空气,不能直接排放,故冷凝管上连接的盛有碱石灰的干燥管,实验结束后,将三颈烧瓶中混合物蒸馏得到产品。
(1)装置乙中仪器有铁架台、酒精灯、石棉网、烧瓶和分液漏斗,装置丙中仪器有锥形瓶和分液漏斗,因此装置乙、丙中相同的仪器名称为:分液漏斗。
(2)依据分析可知,实验室用二氧化锰与浓盐酸共热制取氯气,制备的氯气中混有HCl和水蒸气,用饱和食盐水吸收HCl,用浓硫酸干燥氯气,二氧化硫气体由亚硫酸钠和浓硫酸制备,同理用浓硫酸干燥制得的二氧化硫气体,干燥纯净的氯气和二氧化硫在三颈烧瓶中由活性炭催化反应制得SOCl2,SO2+Cl2+SCl2=2SOCl2,SOCl2易水解,氯气和二氧化硫会污染空气,不能直接排放,故冷凝管上连接的盛有碱石灰的干燥管,整个装置所选仪器的连接顺序是:⑥→ → →⑨→⑩→①②←⑩←⑨←⑦。
(3)为使冷却效果更好,装置甲中冷凝管的水应下口进上口出,即进水口为③;氯气和二氧化硫污染空气,不能直接排放,故冷凝管上连接的盛有碱石灰的干燥管,吸收逸出的氯气和二氧化硫防止污染空气,同时也防止水蒸气进入装置与SOCl2反应。
(4)浓硫酸具有吸水性,用来干燥产生的氯气和二氧化硫。
(5)该实验中用二氧化锰与浓盐酸共热制取氯气,离子方程式为:MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O。
(6)①中洗气时应长管进短管出,①不正确;②中二氧化硫不易溶于饱和亚硫酸氢钠溶液,②不正确;③中二氧化硫难溶于四氯化碳,上升时被氢氧化钠溶液吸收,③正确;④中漏斗完全浸入溶液中,不能起到防倒吸的作用,④不正确;综上分析,答案选③。
(7)已知氯化亚砜沸点为78.8℃,SCl2的沸点为60℃,所以采用蒸馏的方法即可将之分离;消耗氯气的物质的量为 =0.04mol,由方程式SO2+Cl2+SCl2=2SOCl2可知,生成0.08molSOCl2,则SOCl2的产率为: ≈75%。
【分析】(1)乙、丙中都有分液漏斗;
(2)根据 SOCl2 的合成原理及其与水剧烈反应,所以要制备干燥氯气和SO2来选择装置;
(3)冷凝管中冷凝水都是下口进、上口出;SOCl2 与水剧烈反应,要防止空气中的水进入三颈烧瓶中;
(4) 根据题目意思,注意保护产品;
(5)分析可知乙装置是制备氯气的,应选用二氧化锰和浓盐酸反应来制得;
(6)SO2应该选用氢氧化钠溶液来吸收,同时要注意防倒吸;
(7) SCl2的沸点为60℃ ,且与SOCl2互溶,应用蒸馏分离产品;根据氯元素守恒,求SOCl2的理论产量,再求产率。
22.(2020·柳州模拟)氨基甲酸铵( )是一种白色固体,易分解、易水解,可用作肥料、灭火剂、洗涤剂等。某化学兴趣小组用如下仪器模拟制备氨基甲酸铵,已知该制备反应为放热反应。制备氨基甲酸铵的装置如图所示,把氨气和二氧化碳通入四氯化碳中,不断搅拌混合,生成的氨基甲酸铵小晶体悬浮在四氯化碳中。当悬浮物较多时,停止制备。
(1)制备氨基甲酸铵的化学方程式为   
(2)三颈烧瓶用冰水冷却的原因是   
(3)液体石蜡鼓泡瓶的作用是   
(4)水是很好的溶剂,且可以大量吸收反应混合气体,该反应中是否可用水作溶剂:   (填“是”或“否”),理由:   
(5)尾气处理装置如图所示,双通玻璃管的作用是   ,浓硫酸的作用是   
(6)取因部分变质而混有碳酸氢铵的氨基甲酸铵样品0.7820 g,用足量石灰水充分处理后,使碳元素完全转化为碳酸钙,过滤、洗涤、干燥,测得其质量为1.00 g。则样品中氨基甲酸铵的质量分数为   
【答案】(1)2NH3+CO2=NH2COONH4
(2)降温,提高反应转化率(或降温,防止生成物分解)
(3)观察气泡产生的速率,据此调节通入气体的比例
(4)否;产物易水解
(5)防止倒吸;吸收未反应的氨气,且避免水蒸气进入反应器中
(6)80%
【知识点】尾气处理装置;实验装置综合
【解析】【解答】(1)把氨气和二氧化碳通入四氯化碳中,可反应制得氨基甲酸铵,化学方程式为2NH3+CO2=NH2COONH4。答案为:2NH3+CO2=NH2COONH4;(2)由于反应放热,所以需将反应在低温下进行,以有利于提高反应物的转化率,从而得出三颈烧瓶用冰水冷却的原因是降温,提高反应转化率(或降温,防止生成物分解)。答案为:降温,提高反应转化率(或降温,防止生成物分解);(3)从方程式中可以看出,参加反应的NH3与CO2的体积比为2:1,所以需设法控制气体的进入量,由此得出液体石蜡鼓泡瓶的作用是观察气泡产生的速率,据此调节通入气体的比例。答案为:观察气泡产生的速率,据此调节通入气体的比例;(4)由信息可知,NH2COONH4遇水易发生水解,所以该反应中不可用水作溶剂,理由:产物易水解。答案为:否;产物易水解;(5)因为氨气极易溶于水,所以吸收尾气时,需注意防止倒吸,同时防止产生水蒸气进入反应容器,从而引起NH2COONH4的水解,所以双通玻璃管的作用是防止倒吸,浓硫酸的作用是吸收未反应的氨气,且避免水蒸气进入反应器中。答案为:防止倒吸;吸收未反应的氨气,且避免水蒸气进入反应器中;(6)n(CaCO3)= =0.01mol,设样品NH2COONH4的物质的量为x,则碳酸氢铵的物质的量为0.01-x,依题意可建立如下关系式:79(0.01-x)+78x=0.7820,从而求出x=0.08mol,则样品中氨基甲酸铵的质量分数为 ≈80%。答案为:80%。
【分析】把氨气和二氧化碳通入四氯化碳中,发生反应2NH3+CO2==NH2COONH4,由于反应放热,所以需将反应在低温下进行,以有利于提高反应物的转化率;从方程式中可以看出,参加反应的NH3与CO2的体积比为2:1,所以需设法控制气体的进入量;因为NH2COONH4易水解,所以两种反应物必须干燥,且吸收尾气的装置中也不能有水蒸气产生。计算样品中氨基甲酸铵的质量分数时,可先求出生成CaCO3的物质的量,再列方程,求出样品中所含NH2COONH4的物质的量,从而求出其质量及质量分数。据此回答题中各问。
23.(2021高一下·肇庆期末)实验室欲利用下图装置探究还原的实验(部分夹持装置略)。
回答下列问题:
(1)连接装置后,填装药品前应进行的操作为   。
(2)实验过程中应先点燃   (填“A”或“C”)处酒精灯。
(3)A中制氨气的化学方程式是   。
(4)装置B的名称为   。
(5)指导老师认为实验装置存在缺陷,需要增加一个装置进行改进,请指出需要改进的位置   (选填“a”“b”“c”或“d”),并在方框中画出改进装置及所用试剂   。
(6)证明氨气能还原氧化铜的现象为   。
【答案】(1)检查装置气密性
(2)A
(3)
(4)(球形)干燥管
(5)d;
(6)装置C中黑色粉末变为红色,装置D中白色固体变为蓝色
【知识点】化学实验操作的先后顺序;尾气处理装置;常见气体制备原理及装置选择
【解析】【解答】(1)反应中需要制备氨气,因此连接装置后,进行的操作为检查装置气密性。
(2)实验过程中,装置C应排尽空气,充满氨气,故应先点燃A处酒精灯。
(3)A中制氨气的化学方程式是。
(4)依据装置构造可判断装置B的名称为球形干燥管。
(5)氨气排放到大气中容易造成污染,因此还缺少尾气处理装置吸收未反应的,并需要防止空气中水蒸气干扰实验,需要在反应装置末端d处增加一个装有浓硫酸的洗气瓶,即。
(6)氨气还原氧化铜生成氮气、水和铜,则证明氨气能还原氧化铜的现象为装置C中黑色粉末变为红色,装置D中白色固体变为蓝色。
【分析】(1)有气体参加或生成的实验都需要检查气密性;
(2)防止空气氧化氨气,C处空气用氨气排完后在点燃酒精灯;
(3)记住实验室制备氨气的反应原理;
(4)记住常见仪器名称及用途;
(5)氨气有毒,直接排入空气污染大气,有尾气处理装置,大氨气极易溶于水,注意防倒吸;
(6) 氨气能还原氧化铜则应生成铜、氮气、水,结合氧化铜、铜的颜色,水可以和无水硫酸铜结合生成五水硫酸铜。
24.(2021高一下·马鞍山期末)氮的氧化物(NOx)是大气污染物之一,工业上在一定温度和催化剂条件下用NH3将NOx还原生成N2。在实验室利用如图装置探究NO2能否被NH3还原。
(1)A装置中盛放浓氨水的仪器名称是   。
(2)试剂甲是   。
(3)E装置中发生反应的离子方程式是   。
(4)此实验装置存在一个明显的缺陷是   。
(5)若NO2能够被NH3还原,预期观察到C装置中的现象是   ,发生的化学方程式   。
【答案】(1)分液漏斗
(2)碱石灰
(3)Cu+4H++2NO=Cu2++2NO2↑+2H2O
(4)缺少尾气处理装置
(5)红棕色颜色变浅,最后褪为无色;8NH3+6NO27N2+12H2O
【知识点】常用仪器及其使用;尾气处理装置;离子方程式的书写
【解析】【解答】(1)根据图示,A装置中盛放浓氨水的仪器名称是分液漏斗;
(2)B装置的作用是干燥氨气,试剂甲是碱石灰;
(3)E装置中铜和浓硝酸发生反应生成硝酸铜、二氧化氮、水,反应的离子方程式是Cu+4H++2NO=Cu2++2NO2↑+2H2O;
(4)若NO2能够被NH3还原生成N2,预期观察到C装置中的现象是红棕色颜色变浅,最后褪为无色,发生的化学方程式8NH3+6NO27N2+12H2O。
(5)氨气、NO2污染空气,此实验装置存在一个明显的缺陷是缺少尾气处理装置。
【分析】A装置中用浓氨水和氧化钙反应制备氨气,用碱石灰干燥氨气;E装置中用浓硝酸和铜反应制备NO2,用无水氯化钙干燥NO2;把氨气和NO2通入装有催化剂的C装置中,若红棕色颜色变浅,最后褪为无色,说明氨气和NO2发生反应。据此可作答,注意化学方程式和离子方程式的书写,注意配平和特殊符号的标注。
25.(2020高一上·湛江期末)如图是实验室制备氯气并进行一系列相关实验的装置(部分夹持已略),实验装置如图:
回答下列问题:
(1)装置A中是用MnO2和浓盐酸反应制备Cl2,请写出其化学反应方程式,并用单线桥法表示电子转移的方向和数目:   。
(2)装置B有安全瓶作用,监测实验进行时C中是否发生堵塞,请写出发生堵塞时B中的现象   。
(3)装置C的实验目的是验证氯气是否具有漂白性,为此C中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ依次放入   。
  a b c d
Ⅰ 干燥的有色布条 干燥的有色布条 湿润的有色布条 湿润的有色布条
Ⅱ 碱石灰 浓硫酸 浓硫酸 无水氯化钙
Ⅲ 湿润的有色布条 湿润的有色布条 干燥的有色布条 干燥的有色布条
(4)装置D用于制取少量漂白粉,漂白粉的有效成分是   
(写化学式)
(5)装置E中潮湿的Cl2与Na2CO3以等物质的量反应,生成NaHCO3、气体Cl2O和另一种盐,试写出该反应化学方程式:   。
(6)设计实验方案验证E中生成的固体中存在HCO    。
(7)装置G中NaOH溶液的作用是   。
【答案】(1)
(2)B中液面降低,长颈漏斗中液面上升,形成水柱
(3)d
(4)Ca(ClO)2
(5)2Cl2+2Na2CO3+H2O=2NaHCO3+2NaCl+Cl2O
(6)取少量反应后的固体于试管中,加水溶解,滴加稍过量BaCl2溶液,静置,再向上层清液滴加NaOH溶液若变浑浊,说明固体中含有碳酸氢根离子(或取少量固体加热,将产生的气体通入澄清石灰水中若石灰水变浑浊,则说明固体中含有碳酸氢根离子)
(7)吸收氯气等尾气,防止污染大气
【知识点】氧化还原反应;氯气的化学性质;氯气的实验室制法;尾气处理装置
【解析】【解答】(1)装置A中是用MnO2和浓盐酸反应制备Cl2,二氧化锰为氧化剂,氯化氢为还原剂,用单线桥表示电子转移时,还原剂中的氯元素直接把电子转移给二氧化锰中的锰元素,反应方程式为 ,故答案为 ;
(2)装置B有安全瓶作用,发生堵塞时,安全瓶中的气体压强增大,B中液面降低,长颈漏斗中液面上升,形成水柱,故答案为B中液面降低,长颈漏斗中液面上升,形成水柱;
(3) 要验证氯气是否具有漂白性,要做对比实验,因为氯气经过饱和食盐水后,属于潮湿的氯气,先通过湿润的有色面布条,有色布条会褪色,再通过无水氯化钙吸收水,再通过干燥的有色布条,布条不褪色,说明干燥的氯气不具有漂白性,
故答案为:d,因为碱石灰能吸收氯气,所以a不选,干燥中不能用液体作干燥剂,因为气体不易通过,b、c不选,答案为d;
(4)氯气和石灰乳反应生成氯化钙和次氯酸钙,次氯酸钙具有漂白性,漂白粉的有效成分是Ca(ClO)2,故答案为Ca(ClO)2;
(5)装置E中潮湿的Cl2与Na2CO3以等物质的量反应,生成NaHCO3、气体Cl2O和另一种盐,根据原子守恒和得失电子守恒,氯气中的氯元素由0价升高到+1价,生成Cl2O,氯元素由0价降到-1价,生成Cl-,根据原子守恒和得失电子守恒,则其反应化学方程式:2Cl2+2Na2CO3+H2O=2NaHCO3+2NaCl+Cl2O,故答案为2Cl2+2Na2CO3+H2O=2NaHCO3+2NaCl+Cl2O;
(6)根据以上反应知,E中生成的固体中有碳酸钠,碳酸氢钠,氯化钠,若验证固体中存在HCO ,应取少量反应后的固体于试管中,加水溶解,滴加稍过量BaCl2溶液,静置,再向上层清液滴加NaOH溶液若变浑浊,说明固体中含有碳酸氢根离子;第二方案也可取少量固体加热,将产生的气体通入澄清石灰水中若石灰水变浑浊,则说明固体中含有碳酸氢根离子。故答案为取少量反应后的固体于试管中,加水溶解,滴加稍过量BaCl2溶液,静置,再向上层清液滴加NaOH溶液若变浑浊,说明固体中含有碳酸氢根离子(或取少量固体加热,将产生的气体通入澄清石灰水中若石灰水变浑浊,则说明固体中含有碳酸氢根离子);
(7)因为氯气有毒,排放到空气中,会污染大气,氢氧化钠的作用是吸收氯气等尾气,防止污染大气,故答案为吸收氯气等尾气,防止污染大气。
【分析】
实验室利用MnO2和浓盐酸反应制备Cl2,并用饱和食盐水除氯化氢,并验证其漂白性,验证其漂白性必须做对比实验,比较潮湿氯气和干燥氯气的不同现象,通入石灰乳来制备少量的漂白粉,最后与干燥的碳酸钠反应来进行产物的判定。
26.(2020高一上·宝安期末)已知FeCl3的熔点为306℃,沸点为315℃,易吸收空气里的水分而潮解,实验室制备FeCl3的装置如图所示。
回答下列问题:
(1)装置A中仪器X的名称是   ,装置中发生反应的离子方程式为   。
(2)装置B中溶液为   ,C的作用是   。
(3)加热时,先点燃装置   (填A或D)的酒精灯,当   时,再点燃另一装置的酒精灯。
(4)写出装置D制备FeCl3的化学方程式   。
(5)用粗硬质玻璃管直接连接装置D和E,比用细导管连接的优点是   。
(6)装置F中碱石灰的成分是NaOH和CaO混合物,其作用是防止空气中水蒸气进入装置E造成FeCl3潮解,同时还有的作用   。
【答案】(1)圆底烧瓶;MnO2+4H++2Cl- Mn2++Cl2↑+2H2O
(2)饱和食盐水;除水或者干燥
(3)A;装置E开始出现黄绿色气体(或黄绿色气体充满装置D的硬质玻璃管)
(4)2Fe+3Cl2 2FeCl3
(5)防止堵塞
(6)吸收Cl2,防止污染
【知识点】氯气的化学性质;氯气的实验室制法;气体发生装置;尾气处理装置;实验装置综合
【解析】【解答】(1)仪器X的名称为圆底烧瓶;装置A中发生的反应是实验室制备Cl2的反应,该反应的离子方程式为 ;
(2)装置B中溶液为饱和食盐水,用来除去Cl2中的HCl气体;装置C中的液体为浓硫酸,其作用是干燥Cl2;
(3)加热时,应先点燃装置A的酒精灯,当E中开始出现黄绿色气体时,再点燃装置D的酒精灯;
(4)制备FeCl3的化学方程式为 ;
(5)FeCl3的熔点较低,在该实验中,若使用细导管连接装置,可能会有较多的FeCl3聚集在细导管中,堵塞导管,使用硬质粗玻璃管可以防止堵塞;
(6)F中的碱石灰可以防止空气中的水蒸气进入装置E中,还能吸收Cl2,防止污染。
【分析】 二氧化锰与浓盐酸加热制取氯气,氯气中含氯化氢气体和水蒸气,通过装置B中的饱和食盐水除去氯化氢,通过装置C中的浓硫酸干燥得到纯净干燥的氯气,进入装置D,铁与氯气加热反应生成氯化铁,FeCl3的熔点为306℃,沸点为315℃,易吸收空气里的水分而潮解,生成的氯化铁在装置E中冷凝,为防止空气中水蒸气进入,连接盛碱石灰的干燥管。
27.(2020高一上·榆林期末)除去工业尾气中的氮氧化物常用氨催化吸收法。原理是 与 反应生成无毒物质。某同学采用以下装置和步骤模拟工业上氮氧化物的处理过程。
I.提供的装置
Ⅱ. 的制取
(1)下列有关实验室制备氨气的说法正确的有   (填序号)。
①用氮气与氢气反应制取氨气
②用排饱和食盐水的方法收集氨气
③实验室制氨气有时需要加热,有时不需要加热
④用无水氯化钙干燥氨气
(2)若选择装置G制取氨气,则分液漏斗中盛装的液体试剂是   。
(3)若选择装置C制取氨气,则反应的化学方程式是   。
(4)Ⅲ.模拟尾气的处理
选用上述部分装置,按下列顺序连接成模拟尾气处理装置,回答有关问题:
A装置中反应的离子方程式为   。
(5)D装置中的液体可换成___________(填字母)。
A. B. C.浓硫酸
(6)该同学所设计的模拟尾气处理实验存在的明显缺陷是   。
【答案】(1)③
(2)浓氨水
(3)
(4)
(5)B
(6)NO直接排放,缺少尾气吸收装置;同时装置F含吸收部分
【知识点】氨的实验室制法;氮的氧化物的性质及其对环境的影响;尾气处理装置;实验装置综合
【解析】【解答】(1)①用氮气与氢气反应制取氨气,反应为可逆反应,不正确;②用排饱和食盐水的方法收集氨气,氨气极易溶于水溶液,不正确;③实验室制氨气使用氨水和碱石灰混合时需要不加热,使用氯化铵和氢氧化钙混合时需要加热,正确;④氨气与氯化钙发生反应,不能使用无水氯化钙干燥氨气,可以用碱石灰干燥氨气,④不正确,
故答案为:③。
(2)若选择装置G制取氨气,该装置不加热,因此分液漏斗中盛装的液体试剂是浓氨水。
(3)若选择装置C制取氨气,则属于实验室制备氨气,所用试剂是氢氧化钙和氯化铵,则反应的化学方程式为 。
(4)稀硝酸具有强氧化性,与铜发生氧化还原反应生成硝酸铜、NO和水,反应的离子方程式为3Cu+2NO3-+8H+=3Cu2++2NO↑+4H2O。
(5)氨气可溶于水以及硫酸中,能产生倒吸。氨气为极性分子,不溶于非极性溶剂,因此可用CCl4代替饱和氨水,
故答案为:B。
(6)NO有毒,能够造成空气污染,图示装置中缺少尾气处理装置,过量的NO会污染空气,因此该同学所设计的模拟尾气处理实验存在的明显缺陷是NO直接排放,缺少尾气吸收装置,同时装置F含吸收部分 。
【分析】(1)根据氨气的制备和性质进行分析;
(2) 结合氨气的制备分析;
(3) 装置C为固固加热型装置,结合氨气的制备原理和装置进行分析;
(4) 结合装置内试剂发生的反应,书写反应的离子方程式;
(5) 根据装置D的作用进行分析;
(6) 缺少尾气处理装置。
28.(2020高一上·延边期末)已知实验室制备氯气的化学反应原理:MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O,为探究氯气的性质,某同学设计了如图所示的实验装置。
请回答下列问题:
(1)该实验中,在A处用于制取氯气的实验装置是   (填字母),仪器M的名称为   。
(2)装置B、C中依次放入的是干燥的红色布条和湿润的红色布条,实验过程中该同学发现装置B中的红色布条也褪色,其原因可能是   ,请提出合理的改进方法   。
(3)写出装置D溶液中反应的离子方程式:   。
(4)氯气通入饱和NaHCO3溶液中能产生无色气体,已知酸性:盐酸>碳酸>次氯酸,该实验可证明Cl2与H2O反应的产物中含有   (填化学式)。
(5)装置F的作用是   ,用化学方程式表示其反应原理:   ,验证反应后装置F的溶液中是否存在Cl-的正确操作是   。
【答案】(1)c;分液漏斗
(2)逸出的Cl2中混有少量H2O(g);在A~B之间增设装有浓硫酸的洗气瓶
(3)Cl2+2I-=2Cl-+I2
(4)HCl
(5)吸收多余的Cl2,防止污染空气;Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O;取少量F中溶液于试管中,加入足量的稀硝酸酸化,再滴入硝酸银溶液,若有白色沉淀产生,则证明溶液中存在Cl-;若无白色沉淀产生,则证明溶液中不存在Cl-
【知识点】氯气的化学性质;氯气的实验室制法;氯离子的检验;尾气处理装置;实验装置综合
【解析】【解答】(1)在装置A中浓盐酸与MnO2混合加热制取得到Cl2,固体与液体混合加热制取气体,装置a缺少加热仪器;装置b是固体混合物加热制取气体;装置c适合于固体与液体混合加热制取气体,故答案为:c;根据图示可知仪器M的名称为分液漏斗;
(2)装置B、C中依次放入的是干燥的红色布条和湿润的红色布条,实验过程中该同学发现装置B中的红色布条也褪色,这是由于制取的氯气中含有挥发的少量水蒸气;要排除水蒸气的干扰的合理方法是:在A~B之间增设装有浓硫酸的洗气瓶,除去水蒸气;
(3)在D中Cl2与KI发生反应:Cl2+2I-=2Cl-+I2;
(4)由于酸性:盐酸>碳酸>次氯酸,将氯气通入饱和NaHCO3溶液中能产生无色气体,产生的气体是CO2,说明发生反应:HCl+NaHCO3=NaCl+CO2↑+H2O,该实验说明Cl2与H2O反应的产物中含有HCl;
(5)装置F中盛有NaOH溶液,其作用是吸收多余Cl2,防止污染空气;该反应的化学方程式为:Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O;
可根据AgCl是白色既不溶于水也不溶于酸的性质检验Cl-的存在,故验证反应后装置F的溶液中是否存在Cl-的正确操作是:取少量F中溶液于试管中,加入足量的稀硝酸酸化,再滴入硝酸银溶液,若有白色沉淀产生,则证明溶液中存在Cl-;若无白色沉淀产生,则证明溶液中不存在Cl-。
【分析】(1)根据氯气的制备原理选择制备装置,结合仪器M的结构与性能确定仪器名称;
(2)装置B、C中依次放的是干燥的红色布条和湿润的红色布条,因生成的氯气中混有水蒸气,则B、C都褪色,应先干燥;
(3) KI溶液中通入氯气有I2生成;
(4)根据强酸制强酸的原理分析;
(5) 氯气有毒,需要除尾气,NaOH溶液吸收Cl2生成NaCl和NaClO;利用HNO3和AgNO3溶液检验Cl-的存在。
29.(2020高一上·西城期末)某同学用下图装置制取 Cl2 并探究性质,回答下列问题:
(1)装置①用于制取 Cl2,反应的化学方程式是   。
(2)装置②的作用是   。
(3)装置③中的现象是   。
(4)为验证 Cl2 的氧化性强于 I2,在③、④之间增加装置 X,将装置 X 补充完整并标明所用试剂   ,装置 X 中发生反应的离子方程式是   。
(5)装置④中发生反应的离子方程式是   。
【答案】(1)
(2)除去氯气中挥发的HCl
(3)湿润的有色布条褪色
(4)(答案合理即可);Cl2+2I-=I2+2Cl-
(5)Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O
【知识点】氯气的实验室制法;除杂;尾气处理装置;离子方程式的书写;氯水、氯气的漂白作用
【解析】【解答】(1)装置①利用二氧化锰和浓盐酸共热制取Cl2,其化学方程式为:;
(2)装置②中盛放的是饱和食盐水,其主要作用是除去氯气中挥发的HCl;
(3)经过除杂后的氯气通入装置③中,湿润的有色纸条遇到氯气因生成具有漂白性的次氯酸而褪色,故答案为:湿润的有色纸条褪色;
(4)Cl2的氧化性强于I2,可选取湿润的淀粉KI试纸为材料,所以设计实验如下:将氯气通入盛有湿润的淀粉KI试纸的集气瓶中,若试纸变蓝,则说明氯气的氧化性大于碘单质的,发生的离子方程式为:Cl2+2I-=I2+2Cl-,具体装置图如图:;
(5)氢氧化钠溶液进行尾气处理,吸收多余的氯气,发生的离子方程式为:Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O。
【分析】(1)书写化学方程式时,注意反应条件,配平,以及产物中气体、沉淀的箭头符号。
(2)浓盐酸易挥发,①中产生的氯气中混有氯化氢气体,根据题干,本题是制取Cl2,并探究其性质,所以②中的饱和食盐水是为了除去氯化氢气体。
(3)①是制取氯气,②是净化氯气,③是探究氯气的性质,湿润的布条含有水,氯气与水反应生成的次氯酸有漂白性,能使有色布条褪色。注意若是干燥的有色布条,则无明显变化。
(4)根据题干信息,在装置X中氯气与试剂(含碘的化合物)反应产生碘单质,而碘单质遇淀粉变蓝,所以所用试剂可选湿润的淀粉KI(或NaI等)试纸,为使反应充分进行,现象明显,氯气应长管进短管出。
(5)④是用来吸收多余的氯气。注意要求写离子方程式,而不是化学方程式。
30.(2019高一上·拉萨期末)实验室常用Na2O2与H2O反应快速制取少量O2。用如图所示装置制取O2并进行Na在O2中燃烧的实验。请回答下列问题:
(1)关闭装置中的止水夹a后,开启活塞b,漏斗中的液体不断往下滴,直至全部流入试管。试判断装置是否漏气   (填“漏气"“不漏气”或“无法确定”),说明理由:   。
(2)写出A装置中所发生反应的化学方程式   。
(3)C装置中观察到的现象是   。
(4)D装置中盛放的试剂是   ,其作用是   。
【答案】(1)漏气;漏斗中的液体能全部流入试管,说明试管中的压强与外界压强相同
(2)2Na2O2 + 2H2O = 2NaOH + O2 ↑
(3)剧烈燃烧,发出黄光,有淡黄色物质生成
(4)碱石灰;防止空气中的H2O、CO2进入C装置
【知识点】钠的化学性质;气体发生装置的气密性检查;尾气处理装置
【解析】【解答】(1)关闭装置中的止水夹a后,开启活塞b,漏斗中液体不断地往下滴,直至全部流入试管,说明装置漏气,因为漏斗中的液体能全部流入试管,说明试管中压强与外界相同;(2)A装置中反应是过氧化钠和水的反应生成氢氧化钠和氧气,反应的化学方程式为2Na2O2 + 2H2O = 2NaOH + O2 ↑;(3)C装置中观察到的现象是钠在氧气中燃烧的实验现象,钠剧烈燃烧,发出黄光,有淡黄色物质生成;(4)为避免空气中的二氧化碳和水蒸气进入C装置与钠反应,影响实验现象的判断,干燥管中应装碱石灰。
【分析】(1)根据反应后装置内的大气压与外界气压的差别进行解答;
(2)根据 Na2O2 与2H2O 反应生成 NaOH 与 O2 解答即可;
(3)根据金属钠与氧气在加热条件下的反应现象进行解答;
(4)根据实验产物选择适当的尾气处理装置进行分析解答即可。
31.(2019高一上·玉溪期末)某化学兴趣小组的同学利用下图所示实验装置进行实验(图中a、b、c表示止水夹)。
(1)利用B装置可制备的气体有   (写出一种即可)。
(2)若装置A,C,E相连后用于制取Cl2,写出A中发生的离子方程式   。 若要收集到纯净干燥的氯气,需要在装置A、C之间增加两个装有   和   的洗气瓶(填写试剂的名称)。
(3)若装置A、C、E相连后用于制取SO2,尾气吸收时容易发生倒吸现象,改进措施为   。
(4)若装置B、D、E相连后可制得NO2并进行有关实验。欲用D装置验证NO2与水的反应,其操作步骤为:先关闭止水夹   ,再打开止水夹   ,微热试管丁使烧杯中的水进入丁中,充分反应后,若向试管中通入一定量的氧气至试管内完全充满液体,则所得溶液中溶质的物质的量浓度是    mol/L(气体按标准状况计算)。
【答案】(1)H2、CO2、NO、NO2等(合理答案皆可)
(2)MnO2+4H+ +2Cl- Mn2++Cl2↑ +2H2O;饱和食盐水;浓硫酸
(3)液面上倒扣一个漏斗
(4)a、b;c;0.045
【知识点】氯气的实验室制法;铜及其化合物;尾气处理装置;常见气体制备原理及装置选择;实验装置综合
【解析】【解答】(1)B装置为块状不溶于水的固体和液体反应制取气体的装置,反应不需要加热,中学化学中常见的有:H2、CO2、NO、NO2、H2S 等;(2)在装置A中浓盐酸与MnO2混合加热制取Cl2,反应方程式为:MnO2+4H+ +2Cl- Mn2++Cl2↑ +2H2O;实验室制得的氯气中有杂质气体HCl和水蒸气,若要收集到纯净干燥的氯气,需要在装置A、C之间增加两个装置,一个装置盛有饱和食盐水,用来除去HCl杂质,另一个装置盛有浓硫酸用来除去水蒸气,干燥Cl2;(3)若装置A、
C、E相连后用于制取SO2,A制取SO2,C收集SO2,由于SO2是有毒气体,用装置E进行尾气处理,为防止尾气吸收时发生倒吸现象,改进措施是在导气管末端安装一个倒扣漏斗,使漏斗边沿在液面上或连接一个干燥管;(4)若装置B、D、E相连后可制得NO2并进行有关实验。B中Cu与浓硝酸反应制取NO2,D收集NO2,E是尾气处理装置,欲用D装置验证NO2与水的反应,其操作步骤为:先关闭止水夹a、b,再打开止水夹c,微热试管丁,使烧杯中的水进入丁中。充分反应后,若向试管中通入一定量的氧气,发生反应:4NO2+O2+2H2O=4HNO3,至试管内完全充满液体。假设试管的容积为VL,则试管中盛有NO2气体在标准状况下的体积也就是VL,n(NO2)= ,根据N元素守恒,可得n(HNO3)=n(NO2)= ,溶液的体积为VL,则所得溶液中溶质HNO3的物质的量浓度是c(HNO3)= 0.045mol/L。
【分析】(1)B装置为块状不溶于水的固体和液体反应不加热制取气体的装置;
(2)实验室用MnO2与浓盐酸混合加热制取氯气,Cl2密度大用向上排空气方法收集;氯气是有毒气体,要进行尾气处理;浓盐酸有挥发性,制取的氯气中含有杂质HCl、水蒸气,要在A、C间增加除HCl、除水蒸气的装置;
(3)SO2易溶于NaOH溶液,为防止倒吸现象的发生,可在导气管末端安装一个倒扣的漏斗;
(4)浓硝酸具有强氧化性,与铜反应生成二氧化氮气体;Cu片与浓硝酸反应制取NO2气体,根据NO2容易溶于水分析,结合反应4NO2+O2+2H2O=4HNO3计算所得硝酸溶液的物质的量浓度。
32.(2019高一上·长沙期末)实验室利用下列装置制氯气,请填空:
①制氯气的反应原理,请用化学方程式表示:   。
②饱和食盐水的作用是   。
③浓硫酸的作用是   。
④氢氧化钠的作用是   。
⑤向上排空气法收集氯气的理由是   。
【答案】MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O;除去HCl;干燥氯气 (或除去水蒸气);吸收氯气,防止污染空气;氯气比空气重
【知识点】氯气的实验室制法;气体的收集;尾气处理装置
【解析】【解答】①实验室在加热时用二氧化锰和浓盐酸反应制取氯气,反应的化学方程式为:MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O;本题答案为:MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O。②饱和食盐水是为了除去Cl2中的HCl;本题答案为:除去HCl。③浓硫酸的作用是干燥Cl2;本题答案为:干燥氯气 (或除去水蒸气)。④为了防止Cl2污染空气。用氢氧化钠进行尾气的回收;本题答案为:吸收氯气,防止污染空气。⑤依据Cl2的密度比空气密度大,所以应采用向上排空气法收集氯气;本题答案为:氯气比空气重。
【分析】①实验室在加热时用二氧化锰和浓盐酸反应制取氯气;②饱和食盐水是为了除去Cl2中的HCl;③浓硫酸的作用是干燥Cl2;④为了防止Cl2污染空气。用氢氧化钠进行尾气的回收;⑤依据Cl2和空气密度大小,分析收集方法。
33.(2018高一下·南平期末)无水AlCl3是一种重要的化工原料。某课外活动小组尝试制取无水AlCl3并进行相关探究。
资料信息:无水AlCl3在178℃升华,极易潮解,遇到潮湿空气会产生白色烟雾。
(1)(探究一)无水AlCl3的实验室制备
利用下图装置,用干燥、纯净的氯气在加热条件下与纯铝粉反应制取无水AlCl3。供选择的药品:①铝粉②浓硫酸③稀盐酸④饱和食盐水⑤二氧化锰粉末⑥无水氯化钙⑦稀硫酸⑧浓盐酸⑨氢氧化钠溶液。
写出装置A发生的反应方程式   。
(2)装置E需用到上述供选药品中的   (填数字序号),装置F的作用是   。
(3)写出无水AlCl3遇到潮湿空气发生反应的化学方程式   。
(4)(探究二)离子浓度对氯气制备的影响
探究二氧化锰粉末和浓盐酸的反应随着盐酸的浓度降低,反应会停止的原因:
提出假设:假设1.Cl-浓度降低影响氯气的生成;假设2.   。
(5)设计实验方案:(限选试剂:浓H2SO4、NaCl固体、MnO2固体、稀盐酸)
步骤 实验操作 预测现象和结论
① 往不再产生氯气的装置中,加入   继续加热 若有黄绿色气体生成,则假设1成立
②     若有黄绿色气体生成,则假设2成立
(6)(探究三)无水AlCl3的含量测定及结果分析
取D中反应后所得固体2.0g,与足量氢氧化钠溶液反应,测定生成气体的体积(体积均换算成标准状况),重复测定三次,数据如下:
  第一次实验 第二次实验 第三次实验
D中固体用量 2.0g 2.0g 2.0g
氢气的体积 334.5mL 336.0mL 337.5mL
根据表中数据,计算所得固体中无水AlCl3的质量分数   。
(7)有人认为D中制得无水AlCl3的质量分数偏低,可能的一种原因是   。
【答案】(1)MnO2+4HCl MnCl2+Cl2↑+2H2O
(2)⑥;吸收多余的氯气以免污染空气
(3)AlCl3+3H2O=Al(OH)3+3HCl
(4)H+浓度降低影响氯气的生成
(5)NaCl固体;往不再产生氯气的装置中,加入浓H2SO4,继续加热
(6)86.5%
(7)制备的氯气不足(或固体和气体无法充分接触;无水AlCl3发生升华,造成损失等)
【知识点】氯气的实验室制法;气体发生装置;气体的收集;尾气处理装置;常见气体制备原理及装置选择
【解析】【解答】解:(1)实验室用二氧化锰与浓盐酸反应制氯气,反应方程式为MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O;(2)由于生成的氯化铝易水解,则需要防止水蒸气进入D装置,因此装置E中的药品是无水氯化钙,
故答案为:⑥;氯气有毒,需要尾气处理,则装置F的作用是吸收多余的氯气以免污染空气。(3)无水氯化铝遇水蒸汽发生水解反应,则无水AlCl3遇到潮湿空气发生反应的化学方程式为AlCl3+3H2O=Al(OH)3+3HCl;(4)根据实验室利用浓盐酸和二氧化锰混合加热反应原理可知,参加离子反应的离子为氯离子和氢离子,因此另一种假设为H+浓度降低影响氯气的生成;(5)可通过向反应装置中添加NaCl固体的方法增加溶液里的氯离子浓度,添加浓硫酸的方法增加溶液里的H+浓度来验证,即
步骤 实验操作 预测现象和结论
① 往不再产生氯气的装置中,加入NaCl固体继续加热 若有黄绿色气体生成,则假设1成立
② 往不再产生氯气的装置中,加入浓H2SO4,继续加热 若有黄绿色气体生成,则假设2成立
;(6)三次实验收集到的氢气平均值为(334.5mL+336.0mL+337.5mL)÷3=336.0mL,氢气的物质的量为0.336L÷22.4L/mol=0.015mol,根据2Al~3H2,可知铝的物质的量为0.015mol×2/3=0.01mol,质量为0.01mol×27g/mol=0.27g,氯化铝的质量分数为(2.0g 0.27g)/2.0g×100%=86.5%;(7)根据反应原理可知如果制得无水AlCl3的质量分数偏低,则可能的原因是氯气量不足,部分铝未反应生成氯化铝,可导致氯化铝含量偏低;固体和气体无法充分接触,部分铝粉未被氯气氧化,混有铝,导致氯化铝含量偏低;有少量氯化铝升华,也能导致氯化铝含量偏低。
【分析】本题是常见的压轴题目,分为三个部分,制备氯化铝、氯化铝的纯度分析、探究实验室制氯气的反应原理,其中氯化铝制备是利用二氧化锰和浓盐酸混合加热制得氯气与铝粉共热制备氯化铝,实验过程中要关注氯气的净化、保持无氧环境(防止生成氧化铝)、干燥环境(防氯化铝水解),并进行尾气处理减少对环境的污染;氯化铝样品中可能混有铝,利用铝与氢氧化钠溶液反应生成的氢气测定铝的含量,再计算出氯化铝的纯度;探究实验室制备氯气的原理可从二个方面分析:氯离子浓度对实验的影响和H+对实验的影响,据此回答。本题综合程度较高,考查了氯气与氯化铝的制备,探究了氯化铝含量测定及氯气制备原理,涉及物质的量计算、实验操作的选择等,知识面广,题目难度中等,对学生能力要求较高,对学生的解题能力提高有一定帮助。
34.(2018高一下·南平期末)下图甲~丁是四种有机物分子的球棍模型。
(1)甲分子的空间构型是   ,乙的电子式为   。
(2)丙与丁反应的化学方程式   。
下图是用燃烧法来确定有机物组成的常用装置。其方法是在电炉加热时用纯氧氧化管内样品,根据产物的质量来确定有机物的组成。
已知:装置C中的氧化铜是确保有机物中的碳元素完全转化为二氧化碳,A中的反应为2H2O2 2H2O+O2↑。
(3)A装置中b仪器的名称   ,盛放的物质是   (填化学式)。
(4)若无B装置会对   元素的测量结果有影响(填元素符号)。
(5)E装置中所盛放物质最好选用   (选填:①氢氧化钙溶液;②氢氧化钠溶液;③水)。
(6)若准确称取1.12g样品(样品只含C、H、O三种元素中的两种或三种)。经充分燃烧后继续通入氧气一会儿,冷却,称量,D装置增重1.44g,E装置增重3.52g,则该有机物样品中所含的元素为   (填元素符号)。
【答案】(1)正四面体;
(2)CH3COOH+C2H5OH CH3COOC2H5+H2O
(3)分液漏斗;H2O2
(4)H
(5)②
(6)C和H
【知识点】有机化合物中碳的成键特征;气体发生装置;气体的收集;尾气处理装置;探究物质的组成或测量物质的含量
【解析】【解答】解:(1)甲分子是甲烷,其空间构型是正四面体;乙是乙烯,电子式为 。(2)丙与丁发生酯化反应生成乙酸乙酯和水,反应的化学方程式为CH3COOH+C2H5OH CH3COOC2H5+H2O。(3)A装置中b仪器的名称为分液漏斗,根据题意A中的反应为双氧水分解产生氧气,则盛放的物质是H2O2;(4)根据题给的实验设计思路可知,B装置是用来吸收氧气中的水蒸气的,若去掉B装置,从A中挥发出来的水会进入D中,对氢元素的测量结果会有影响,将会使测得的氢元素的质量偏大;(5)E装置中所盛放物质最好选用氢氧化钠溶液,因为氢氧化钠易溶于水,氢氧化钙微溶于水,氢氧化钠溶液可以完全吸收反应生成的二氧化碳,
故答案为:②;(6)D装置增重1.44g,说明反应生成了1.44g水;E装置增重3.52g,说明反应生成了3.52g二氧化碳。1.44g水中含有的氢元素、氧元素的质量分别为:1.44g×2/18=0.16g,1.44g×16/18=1.28g。3.52g二氧化碳中碳元素的质量为:3.52g×12/44=0.96g。有机物样品中碳元素和氢元素的质量和为:0.16g+0.96g=1.12g。由此说明该样品中只含有碳元素和氢元素。
【分析】根据甲~丁四种有机物分子的球棍模型可判断甲是甲烷,乙是乙烯,丙是乙醇,丁是乙酸。
(2)根据醇和酸的化学性质作答;
(3)根据仪器构造判断仪器名称,分析A中发生反应及反应物的状态判断:
(4)浓硫酸能够吸收水蒸气,结合过氧化氢分解产生的氧气会带出水蒸气来解答;
(5)根据氢氧化钙的溶解度很小,氢氧化钠的溶解度很大分析;
(6)根据相关方面的数据进行计算可以判断物质的元素组成。
35.(2018高一下·宾阳期末)用A、B、C三个装置都可以制取溴苯,其中A是最基本的制备装置,B、C是改进后的装置,请仔细分析、对比三套装置,然后回答以下问题:
(1)写出三个装置中都发生的发应的化学方程式:   、   。
(2)装置A和C中均采用了长玻璃导管,其作用是   。
(3)装置B和C较好地解决了装置A中存在的加药品和及时密封的矛盾,方便了操作。装置A中这一问题在实验中易造成的不良后果是   。
(4)装置B中采用了洗气瓶吸收装置,其作用是   。
(5)装置B中也存在两个明显的缺点,使实验的效果不好或不能正常进行。这两个缺点是   、   。
【答案】(1) +Br2 +HBr;2Fe+3Br2=2FeBr3
(2)导出HBr兼起冷凝回流的作用
(3)溴蒸气和苯蒸气逸出,污染环境,同时使反应物利用率降低
(4)吸收反应中随HBr逸出的溴蒸气和苯蒸气
(5)挥发逸出的溴蒸气和苯蒸气不能流回反应器中,原料利用率低;由于导管伸入液面以下,而容易发生倒吸现象。
【知识点】卤素原子结构及其性质的比较;铁的化学性质;苯的结构与性质;尾气处理装置
【解析】【解答】(1)A、B、C三种装置都可制取溴苯,三个装置中都发生都会发生铁与溴的反应、苯与溴的取代反应,反应的化学方程式为2Fe+3Br2=2FeBr3, ;故答案为:2Fe+3Br2=2FeBr3, ;
(2)苯和溴的取代反应中有溴化氢生成,苯和溴易挥发,所以导管b除导气外,还有起冷凝回流作用,减少苯和溴的挥发,故答案为:导气(导出HBr)兼冷凝(冷凝苯和溴蒸气);
(3)苯和溴易挥发,并且有毒,苯与溴逸入空气会造成环境污染,同时使反应物利用率降低,故答案为:Br2和苯的蒸气逸出,污染环境,同时使反应物利用率降低;
(4)溴蒸气和苯蒸气易溶于四氯化碳,装置B中采用了洗气瓶吸收装置可以吸收反应中随HBr逸出的溴蒸气和苯蒸气,故答案为:吸收反应中随HBr逸出的溴蒸气和苯蒸气;
(5)随HBr逸出的溴蒸气和苯蒸气不能回流到反应器中,原料利用率低;由于导管插入AgNO3溶液中而容易产生倒吸,故答案为:原料利用率低;容易产生倒吸。
【分析】(1)苯和溴发生取代反应要注意催化剂,铁具有还原性可以和溴发生反应生成溴化铁;
(2)要注意实验中出现易挥发的物质或者沸点低的物质,可以使用长导管冷凝,提高原料利用率;
(3)溴和苯都会污染环境,要注意尾气处理;
(4)四氯化碳可以吸收有机物气体、碘蒸气和溴气;
(5)没有采用长导管,没有冷凝回流的作用,无法使气体重新回流回试管;对于易吸收气体的溶液,导管在液面以下容易倒吸。
2023年高考真题变式分类汇编:尾气处理装置
一、选择题
1.(2022·广东)实验室用 和浓盐酸反应生成 后,按照净化、收集、性质检验及尾气处理的顺序进行实验。下列装置(“→”表示气流方向)不能达到实验目的的是(  )
A. B.
C. D.
2.(2021高三上·黄浦月考)工业制硫酸,通常用来吸收尾气的物质(  )
A.氨水 B.硫酸 C.氯化钙 D.氢硫酸
3.(2021·乾安模拟)下列关于实验室制取SO2的实验,其中叙述正确的是(  )
A.甲图中可利用70%的浓硫酸和亚硫酸钠固体制取SO2
B.乙图中干燥SO2
C.可用丙图中装置和药品收集二氧化硫并吸收尾气
D.可用丁图中装置和药品检验铜和浓硫酸反应生成的CuSO4
4.(2020·徐州模拟)下列制取、干燥、收集NH3并进行尾气处理的装置和原理能达到实验目的的是(  )
A.制备NH3
B.干燥NH3
C.收集NH3并验满
D.尾气处理
5.(2017·闵行模拟)所示装置目的不能达到的是(  )
A.吸收多余氨气 B.Fe3+、Cu2+的分离 C.酒精和浓硫酸制取乙烯 D.充分利用反应中的能量
A.A B.B C.C D.D
6.(2015·博白模拟)关于图中各装置的叙述不正确的是(  )
A.装置①是中和滴定法测定硫酸的物质的量浓度
B.装置②中手捂烧瓶(橡胶管已被弹簧夹夹紧),发现导管中有液柱上升并保持稳定,则说明装置不漏气
C.装置③中X若为四氯化碳,可用于吸收氨气,并防止倒吸
D.装置④可检验溴乙烷发生消去反应得到的气体中含有乙烯(假定每个装置中吸收完全)
7.(2022高三上·海安期末)下列实验室制取、干燥、收集并进行尾气处理的装置能达到实验目的的是
A.用装置甲制取 B.用装置乙干燥
C.用装置丙收集 D.用装置丁吸收
8.(2022高一下·运城期末)实验室中某些气体的制取、收集及尾气处理装置如图所示(省略夹持和净化装置)。仅用此装置和表中提供的物质完成相关实验,最合理的选项是(  )
选项 a中的物质 b中的物质 c中收集的气体 d中的物质
A 浓氨水
B 浓硫酸 溶液
C 稀硝酸
D 浓盐酸 溶液
A.A B.B C.C D.D
9.(2021高一上·无锡期末)实验室制取氯气时,下列实验能达到相应目的的是(  )
A.图甲生成Cl2 B.图乙净化Cl2
C.图丙收集Cl2 D.图丁吸收Cl2尾气
10.(2021高一上·德州期末)利用下图装置制备并收集气体,能达到实验目的的是(  )
选项 制备气体 装置a中药品 装置b中药品
A 浓盐酸 固体
B 稀硫酸 大理石
C 稀硫酸 锌粒
D 浓硫酸 固体
A.A B.B C.C D.D
11.(2021高二下·汕尾期末)由SO2和O2制备SO3(熔点16.8℃,沸点44.8℃)的模拟装置如下图所示)(加热和夹持装置省略):
下列说法正确的是(  )
A.装置①中的试剂为饱和NaHSO3溶液
B.实验室可用铜与稀硫酸在加热条件下制取SO2
C.装置③反应管中的铂石棉用作反应的催化剂
D.从装置⑤逸出的气体有过量的SO2和O2
12.(2021高一下·宁波期末)实验室中某些气体的制取、收集及尾气处理装置如图所示(省略夹持和净化装置)。仅用此装置中提供的物质完成相关实验,最合理的选项是(  )
选项 a中的溶液 b中的物质 c中收集的气体 d中的液体
A 浓氨水 生石灰 NH3 H2O
B 浓硝酸 铜片 NO2 H2O
C 稀硝酸 铜片 NO NaOH溶液
D 浓硫酸 亚硫酸钠 SO2 NaOH溶液
A.A B.B C.C D.D
13.(2021高二下·成都期末)实验室制备并收集干燥纯净的氯气的主要过程为:氯气的制备→除杂→干燥→收集→尾气处理。下列有关装置与药品不正确的是(图2、3、4中气体的流向均为从左到右)(  )
A.图1是的发生装置 B.图2可除去中的HCl
C.图3是的干燥装置 D.图4是的收集装置
14.(2021高一下·马鞍山期末)如图a、b、c表示相应仪器中加入的试剂,可用图中装置制取、净化、收集的气体是(  )
编号 气体 a b c
A NH3 浓氨水 固体氢氧化钠 浓硫酸
B CO2 盐酸 碳酸钙 饱和NaHCO3溶液
C Cl2 浓盐酸 二氧化锰 浓硫酸
D NO2 浓硝酸 铜屑 NaOH溶液
A.A B.B C.C D.D
15.(2021高一下·昆明期末)下列实验方案中,实验装置正确且能达到实验目的的是(  )
选项 A B C D
实验 装置
实验 目的 氨气溶于水的喷泉实验 制备乙酸乙酯 收集并处理尾气 稀释浓硫酸
A.A B.B C.C D.D
16.(2021高一下·怀仁期末)下列装置和原理能达到实验目的的是(  )
A.制取SO2:
B.验证SO2的漂白性
C.实验室制备和分离乙酸乙酯
D.SO2的尾气处理
17.(2021高一下·富平期末)实验室利用如图所示装置制备氯气,图中涉及气体发生、除杂、干燥、收集、尾气处理装置,其中不正确的是(  )
A.②③ B.①③④ C.①②④ D.②③④
二、多选题
18.(2018高一上·上海期中)以下各种尾气吸收装置中,适合于吸收易溶性气体,而且能防止倒吸的是(  )
A. B.
C. D.
三、非选择题
19.(2020·)氯可形成多种含氧酸盐,广泛应用于杀菌、消毒及化工领域。实验室中利用下图装置(部分装置省略)制备KClO3和NaClO,探究其氧化还原性质。
回答下列问题:
(1)盛放MnO2粉末的仪器名称是   ,a中的试剂为   。
(2)b中采用的加热方式是   ,c中化学反应的离子方程式是   ,采用冰水浴冷却的目的是   。
(3)d的作用是   ,可选用试剂   (填标号)。
A.Na2S B.NaCl C.Ca(OH)2 D.H2SO4
(4)反应结束后,取出b中试管,经冷却结晶,   ,   ,干燥,得到KClO3晶体。
(5)取少量KClO3和NaClO溶液分别置于1号和2号试管中,滴加中性KI溶液。1号试管溶液颜色不变。2号试管溶液变为棕色,加入CCl4振荡,静置后CCl4层显   色。可知该条件下KClO3的氧化能力   NaClO(填“大于”或“小于")。
20.(2023·银川模拟)铬酰氯是一种无机化合物,化学式为CrO2Cl2,熔点—96.5℃,沸点117℃,常温下为深红棕色液体,放置在空气中会迅速挥发并水解。在实验室中可用重铬酸钾、浓硫酸与氯化钠反应得到铬酰氯。反应机理为:浓硫酸先分别与重铬酸钾和氯化钠反应生成CrO3和氯化氢气体两种中间产物,然后CrO3迅速与氯化氢气体反应生成铬酰氯。实验装置如图(夹持装置略):
回答下列问题:
(1)装置图中,仪器A、B的名称分别是   、   。
(2)温度计的作用是   。
(3)收集装置选用冰水浴的目的是   。
(4)CrO3与氯化氢气体反应生成铬酰氯的化学反应方程式是   。
(5)投料时,加入过量氯化钠粉末可以显著增大铬酰氯的产率,原因是   。
(6)图中C装置未画出,应为下列装置中的   (填标号),该装置的作用是   。
a. b. c. d.
21.(2022·晋中模拟)氯化亚砜(SOCl2)是一种液态化合物,沸点为78.8℃,在农药、制药行业中用途广泛。SOCl2遇水剧烈反应,液面上产生白雾,并产生有刺激性气味的气体。实验室合成原理:SO2+Cl2+SCl2=2SOCl2。其他相关信息如下:①实验室里通常用Na2SO3固体和浓硫酸在不加热时反应制备二氧化硫。②合成氯化亚砜时可能用到的部分装置如图所示。
回答下列问题:
(1)装置乙、丙中相同的仪器名称为   。
(2)实验室制取SOCl2是在三颈烧瓶中合成的,从图中选取合适的装置组成整个装置,所选仪器的连接顺序是:⑥→   →①②←   (用“→”或“←”连接各接口,箭头表示气体流向,某些仪器可以多次使用。装置乙用于制取氯气)。
(3)装置甲中冷凝管的进水口为   (填“③”或“④”)。冷凝管上连接的干燥管的作用是:①吸收逸出的Cl2、SO2,防污染;②   。
(4)浓硫酸的作用是   。
(5)该实验制取氯气的离子方程式为   。
(6)实验室对SO2尾气进行处理,下列如图装置中最合适的是   (填标号)。
(7)已知SCl2的沸点为60℃。实验结束后,将三颈烧瓶中液体混合物分离开的实验操作名称是   。若反应中消耗的Cl2的体积为896mL(已转化为标准状况,SO2足量),最后得到纯净的SOCl27.12g,则SOCl2的产率为   (保留两位有效数字)。
22.(2020·柳州模拟)氨基甲酸铵( )是一种白色固体,易分解、易水解,可用作肥料、灭火剂、洗涤剂等。某化学兴趣小组用如下仪器模拟制备氨基甲酸铵,已知该制备反应为放热反应。制备氨基甲酸铵的装置如图所示,把氨气和二氧化碳通入四氯化碳中,不断搅拌混合,生成的氨基甲酸铵小晶体悬浮在四氯化碳中。当悬浮物较多时,停止制备。
(1)制备氨基甲酸铵的化学方程式为   
(2)三颈烧瓶用冰水冷却的原因是   
(3)液体石蜡鼓泡瓶的作用是   
(4)水是很好的溶剂,且可以大量吸收反应混合气体,该反应中是否可用水作溶剂:   (填“是”或“否”),理由:   
(5)尾气处理装置如图所示,双通玻璃管的作用是   ,浓硫酸的作用是   
(6)取因部分变质而混有碳酸氢铵的氨基甲酸铵样品0.7820 g,用足量石灰水充分处理后,使碳元素完全转化为碳酸钙,过滤、洗涤、干燥,测得其质量为1.00 g。则样品中氨基甲酸铵的质量分数为   
23.(2021高一下·肇庆期末)实验室欲利用下图装置探究还原的实验(部分夹持装置略)。
回答下列问题:
(1)连接装置后,填装药品前应进行的操作为   。
(2)实验过程中应先点燃   (填“A”或“C”)处酒精灯。
(3)A中制氨气的化学方程式是   。
(4)装置B的名称为   。
(5)指导老师认为实验装置存在缺陷,需要增加一个装置进行改进,请指出需要改进的位置   (选填“a”“b”“c”或“d”),并在方框中画出改进装置及所用试剂   。
(6)证明氨气能还原氧化铜的现象为   。
24.(2021高一下·马鞍山期末)氮的氧化物(NOx)是大气污染物之一,工业上在一定温度和催化剂条件下用NH3将NOx还原生成N2。在实验室利用如图装置探究NO2能否被NH3还原。
(1)A装置中盛放浓氨水的仪器名称是   。
(2)试剂甲是   。
(3)E装置中发生反应的离子方程式是   。
(4)此实验装置存在一个明显的缺陷是   。
(5)若NO2能够被NH3还原,预期观察到C装置中的现象是   ,发生的化学方程式   。
25.(2020高一上·湛江期末)如图是实验室制备氯气并进行一系列相关实验的装置(部分夹持已略),实验装置如图:
回答下列问题:
(1)装置A中是用MnO2和浓盐酸反应制备Cl2,请写出其化学反应方程式,并用单线桥法表示电子转移的方向和数目:   。
(2)装置B有安全瓶作用,监测实验进行时C中是否发生堵塞,请写出发生堵塞时B中的现象   。
(3)装置C的实验目的是验证氯气是否具有漂白性,为此C中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ依次放入   。
  a b c d
Ⅰ 干燥的有色布条 干燥的有色布条 湿润的有色布条 湿润的有色布条
Ⅱ 碱石灰 浓硫酸 浓硫酸 无水氯化钙
Ⅲ 湿润的有色布条 湿润的有色布条 干燥的有色布条 干燥的有色布条
(4)装置D用于制取少量漂白粉,漂白粉的有效成分是   
(写化学式)
(5)装置E中潮湿的Cl2与Na2CO3以等物质的量反应,生成NaHCO3、气体Cl2O和另一种盐,试写出该反应化学方程式:   。
(6)设计实验方案验证E中生成的固体中存在HCO    。
(7)装置G中NaOH溶液的作用是   。
26.(2020高一上·宝安期末)已知FeCl3的熔点为306℃,沸点为315℃,易吸收空气里的水分而潮解,实验室制备FeCl3的装置如图所示。
回答下列问题:
(1)装置A中仪器X的名称是   ,装置中发生反应的离子方程式为   。
(2)装置B中溶液为   ,C的作用是   。
(3)加热时,先点燃装置   (填A或D)的酒精灯,当   时,再点燃另一装置的酒精灯。
(4)写出装置D制备FeCl3的化学方程式   。
(5)用粗硬质玻璃管直接连接装置D和E,比用细导管连接的优点是   。
(6)装置F中碱石灰的成分是NaOH和CaO混合物,其作用是防止空气中水蒸气进入装置E造成FeCl3潮解,同时还有的作用   。
27.(2020高一上·榆林期末)除去工业尾气中的氮氧化物常用氨催化吸收法。原理是 与 反应生成无毒物质。某同学采用以下装置和步骤模拟工业上氮氧化物的处理过程。
I.提供的装置
Ⅱ. 的制取
(1)下列有关实验室制备氨气的说法正确的有   (填序号)。
①用氮气与氢气反应制取氨气
②用排饱和食盐水的方法收集氨气
③实验室制氨气有时需要加热,有时不需要加热
④用无水氯化钙干燥氨气
(2)若选择装置G制取氨气,则分液漏斗中盛装的液体试剂是   。
(3)若选择装置C制取氨气,则反应的化学方程式是   。
(4)Ⅲ.模拟尾气的处理
选用上述部分装置,按下列顺序连接成模拟尾气处理装置,回答有关问题:
A装置中反应的离子方程式为   。
(5)D装置中的液体可换成___________(填字母)。
A. B. C.浓硫酸
(6)该同学所设计的模拟尾气处理实验存在的明显缺陷是   。
28.(2020高一上·延边期末)已知实验室制备氯气的化学反应原理:MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O,为探究氯气的性质,某同学设计了如图所示的实验装置。
请回答下列问题:
(1)该实验中,在A处用于制取氯气的实验装置是   (填字母),仪器M的名称为   。
(2)装置B、C中依次放入的是干燥的红色布条和湿润的红色布条,实验过程中该同学发现装置B中的红色布条也褪色,其原因可能是   ,请提出合理的改进方法   。
(3)写出装置D溶液中反应的离子方程式:   。
(4)氯气通入饱和NaHCO3溶液中能产生无色气体,已知酸性:盐酸>碳酸>次氯酸,该实验可证明Cl2与H2O反应的产物中含有   (填化学式)。
(5)装置F的作用是   ,用化学方程式表示其反应原理:   ,验证反应后装置F的溶液中是否存在Cl-的正确操作是   。
29.(2020高一上·西城期末)某同学用下图装置制取 Cl2 并探究性质,回答下列问题:
(1)装置①用于制取 Cl2,反应的化学方程式是   。
(2)装置②的作用是   。
(3)装置③中的现象是   。
(4)为验证 Cl2 的氧化性强于 I2,在③、④之间增加装置 X,将装置 X 补充完整并标明所用试剂   ,装置 X 中发生反应的离子方程式是   。
(5)装置④中发生反应的离子方程式是   。
30.(2019高一上·拉萨期末)实验室常用Na2O2与H2O反应快速制取少量O2。用如图所示装置制取O2并进行Na在O2中燃烧的实验。请回答下列问题:
(1)关闭装置中的止水夹a后,开启活塞b,漏斗中的液体不断往下滴,直至全部流入试管。试判断装置是否漏气   (填“漏气"“不漏气”或“无法确定”),说明理由:   。
(2)写出A装置中所发生反应的化学方程式   。
(3)C装置中观察到的现象是   。
(4)D装置中盛放的试剂是   ,其作用是   。
31.(2019高一上·玉溪期末)某化学兴趣小组的同学利用下图所示实验装置进行实验(图中a、b、c表示止水夹)。
(1)利用B装置可制备的气体有   (写出一种即可)。
(2)若装置A,C,E相连后用于制取Cl2,写出A中发生的离子方程式   。 若要收集到纯净干燥的氯气,需要在装置A、C之间增加两个装有   和   的洗气瓶(填写试剂的名称)。
(3)若装置A、C、E相连后用于制取SO2,尾气吸收时容易发生倒吸现象,改进措施为   。
(4)若装置B、D、E相连后可制得NO2并进行有关实验。欲用D装置验证NO2与水的反应,其操作步骤为:先关闭止水夹   ,再打开止水夹   ,微热试管丁使烧杯中的水进入丁中,充分反应后,若向试管中通入一定量的氧气至试管内完全充满液体,则所得溶液中溶质的物质的量浓度是    mol/L(气体按标准状况计算)。
32.(2019高一上·长沙期末)实验室利用下列装置制氯气,请填空:
①制氯气的反应原理,请用化学方程式表示:   。
②饱和食盐水的作用是   。
③浓硫酸的作用是   。
④氢氧化钠的作用是   。
⑤向上排空气法收集氯气的理由是   。
33.(2018高一下·南平期末)无水AlCl3是一种重要的化工原料。某课外活动小组尝试制取无水AlCl3并进行相关探究。
资料信息:无水AlCl3在178℃升华,极易潮解,遇到潮湿空气会产生白色烟雾。
(1)(探究一)无水AlCl3的实验室制备
利用下图装置,用干燥、纯净的氯气在加热条件下与纯铝粉反应制取无水AlCl3。供选择的药品:①铝粉②浓硫酸③稀盐酸④饱和食盐水⑤二氧化锰粉末⑥无水氯化钙⑦稀硫酸⑧浓盐酸⑨氢氧化钠溶液。
写出装置A发生的反应方程式   。
(2)装置E需用到上述供选药品中的   (填数字序号),装置F的作用是   。
(3)写出无水AlCl3遇到潮湿空气发生反应的化学方程式   。
(4)(探究二)离子浓度对氯气制备的影响
探究二氧化锰粉末和浓盐酸的反应随着盐酸的浓度降低,反应会停止的原因:
提出假设:假设1.Cl-浓度降低影响氯气的生成;假设2.   。
(5)设计实验方案:(限选试剂:浓H2SO4、NaCl固体、MnO2固体、稀盐酸)
步骤 实验操作 预测现象和结论
① 往不再产生氯气的装置中,加入   继续加热 若有黄绿色气体生成,则假设1成立
②     若有黄绿色气体生成,则假设2成立
(6)(探究三)无水AlCl3的含量测定及结果分析
取D中反应后所得固体2.0g,与足量氢氧化钠溶液反应,测定生成气体的体积(体积均换算成标准状况),重复测定三次,数据如下:
  第一次实验 第二次实验 第三次实验
D中固体用量 2.0g 2.0g 2.0g
氢气的体积 334.5mL 336.0mL 337.5mL
根据表中数据,计算所得固体中无水AlCl3的质量分数   。
(7)有人认为D中制得无水AlCl3的质量分数偏低,可能的一种原因是   。
34.(2018高一下·南平期末)下图甲~丁是四种有机物分子的球棍模型。
(1)甲分子的空间构型是   ,乙的电子式为   。
(2)丙与丁反应的化学方程式   。
下图是用燃烧法来确定有机物组成的常用装置。其方法是在电炉加热时用纯氧氧化管内样品,根据产物的质量来确定有机物的组成。
已知:装置C中的氧化铜是确保有机物中的碳元素完全转化为二氧化碳,A中的反应为2H2O2 2H2O+O2↑。
(3)A装置中b仪器的名称   ,盛放的物质是   (填化学式)。
(4)若无B装置会对   元素的测量结果有影响(填元素符号)。
(5)E装置中所盛放物质最好选用   (选填:①氢氧化钙溶液;②氢氧化钠溶液;③水)。
(6)若准确称取1.12g样品(样品只含C、H、O三种元素中的两种或三种)。经充分燃烧后继续通入氧气一会儿,冷却,称量,D装置增重1.44g,E装置增重3.52g,则该有机物样品中所含的元素为   (填元素符号)。
35.(2018高一下·宾阳期末)用A、B、C三个装置都可以制取溴苯,其中A是最基本的制备装置,B、C是改进后的装置,请仔细分析、对比三套装置,然后回答以下问题:
(1)写出三个装置中都发生的发应的化学方程式:   、   。
(2)装置A和C中均采用了长玻璃导管,其作用是   。
(3)装置B和C较好地解决了装置A中存在的加药品和及时密封的矛盾,方便了操作。装置A中这一问题在实验中易造成的不良后果是   。
(4)装置B中采用了洗气瓶吸收装置,其作用是   。
(5)装置B中也存在两个明显的缺点,使实验的效果不好或不能正常进行。这两个缺点是   、   。
答案解析部分
1.【答案】D
【知识点】除杂;气体的收集;尾气处理装置;性质实验方案的设计
【解析】【解答】A.浓盐酸易挥发,制得的Cl2中含有HCl和水蒸气,饱和食盐水可除去HCl,浓硫酸可除去水蒸气,A不符合题意;
B.由于氯气的密度比空气大且不与空气反应,可用向上排空气法进行收集,B不符合题意;
C.Cl2与水反应生成的HClO具有漂白性,湿润的红布条褪色,干燥的红色布条不褪色,可验证干燥的氯气不具有漂白性,C不符合题意;
D.该装置是吸收尾气,由于Cl2在水中的溶解度较小,一般用NaOH溶液吸收尾气,D符合题意;
故答案为:D。
【分析】A.饱和食盐水可除去Cl2中的HCl,浓硫酸可用于干燥气体。
B.用向上排空气法收集气体的条件:①气体不与空气反应;②气体的密度比空气的大。
C.Cl2与水反应生成的HClO具有漂白性。
D.Cl2在水中的溶解度较小,一般用NaOH溶液吸收尾气。
2.【答案】A
【知识点】工业制取硫酸;尾气处理装置
【解析】【解答】工业上制硫酸通常用氨水吸收含有二氧化硫的尾气,防止污染空气,
故答案为:A。
【分析】工业制硫酸的过程中,产生的尾气中含有SO2,可用碱性溶液吸收SO2。
3.【答案】A
【知识点】二氧化硫的性质;尾气处理装置;常见气体制备原理及装置选择
【解析】【解答】A.常使用亚硫酸钠和70%的浓硫酸制SO2,反应不需要加热,采用固液不加热型装置,A叙述符合题意;
B.SO2能与碱性物质反应,不能用碱石灰干燥,B叙述不符合题意;
C.澄清石灰水的浓度较稀,不适宜吸收SO2的尾气,C叙述不符合题意;
D.反应后的液体混合物应倒入水中,类似于浓硫酸的稀释,D叙述不符合题意;
故答案为:A。
【分析】
A.反应装置需要注意是否加热,是用固液混合、固体混合还是液体混合方式制备;
B.干燥混合气体要注意所被干燥的目标气体是否会被干燥装置吸收反应,减少产量;
C.气体收集装置要注意气体是否溶于水、气体密度比空气大或者小,尾气吸收装置要注意尾气是否能被吸收装置全部反应而不扩散到空气中造成污染;
D.涉及到浓硫酸的反应一定不能将水倒入含有浓硫酸的混液中,否则会造成危险。
4.【答案】C
【知识点】氨的实验室制法;尾气处理装置
【解析】【解答】A.氧化钙吸收氨水里的水并放热,可以促使氨水挥发出氨气,但装置中使用的长颈漏斗下端没有形成液封,氨气会从漏斗中逸出,A不符合题意;
B. 氨气与浓硫酸反应,不能用来干燥氨气,B不符合题意;
C.氨气密度比空气小,用向下排空气法收集,即从装置中比较短的导管一侧通入,氨气溶于水显碱性,可使湿润的红色石蕊试纸变蓝,将湿润的红色石蕊试纸放在导管口,可以检查氨气是否收集满,C符合题意;
D.氨气极易溶于水,易产生倒吸现象,故吸收尾气中的氨气时要有防倒吸装置,D不符合题意。
故答案为:C。
【分析】实验室用氯化铵和熟石灰混合加热反应或者用加热浓氨水来制取氨气,用碱石灰来干燥气体,用向下排空气法进行收集,尾气的吸收注意防倒吸
5.【答案】C
【知识点】尾气处理装置;乙醇的消去反应
【解析】【解答】A、氨气极易溶于水,需要有防倒吸装置,A不符合题意;
B、采用纸上层析法可以分离铁离子和铜离子,B不符合题意;
C、制取乙烯时温度计水银球放在反应液中,控制温度170℃,C符合题意;
D、采用热交换器可以充分利用反应中的能量,D不符合题意。
故答案为:C。
【分析】A、尾气处理溶解度大的气体时应有防倒吸装置。
C、制取乙烯时温度计水银球放在反应液中,控制温度170℃,浓硫酸作催化剂和吸水剂,反应温度140℃,生成乙醚。
6.【答案】A
【知识点】有机物的鉴别;气体发生装置的气密性检查;尾气处理装置;中和滴定
【解析】【解答】解:A、装置①中氢氧化钠不能放在酸式滴定管中,所以发生装置①不适合,故A错误;
B、装置②手捂烧瓶(橡胶管已被弹簧夹夹紧),烧瓶内气体受热膨胀,使集气瓶中气体压强增大,在玻璃管中形成一段水柱,说明装置气密性良好,不漏气,故B正确;
C、装置②X若为CCl4,NH3或HCl极易溶于水且不溶于CCl4的气体,可以用装置③并可防倒吸,故C正确;
D、装置④中装有水的试管可除去溴化氢,乙烯能使高锰酸钾溶液褪色,所以装置④可检验溴乙烷发生消去反应得到的气体中含有乙烯,故D正确;
故选:A.
【分析】A、根据氢氧化钠应盛放在碱式滴定管中,不能放在酸式滴定管中;
B、装置气密性检验有多种方法,原理都是根据装置内外的压强差形成水柱或气泡;
C、根据装置②可以吸收易溶于水的气体,并可防倒吸;
D、根据装置④中装有水的试管可除去溴化氢,乙烯能使高锰酸钾溶液褪色;
7.【答案】D
【知识点】气体发生装置;气体的收集;尾气处理装置
【解析】【解答】A.使用试管加热固体时,试管应稍向下倾斜,防止在试管口冷凝的水倒流使试管骤冷而炸裂;装置甲不能达到制取氨气的目的,A不符合题意;
B.氨气会与浓硫酸反应生成硫酸铵,因此氨气不能用浓硫酸干燥,可使用碱石灰;装置乙不能达到干燥氨气的目的,B不符合题意;
C.氨气的密度小于空气,应该短导管进,使空气从长导管出;装置丙不能达到收集氨气的目的,C不符合题意;
D.氨气极易溶于水,做尾气吸收时需要防倒吸,导管的末尾使用干燥管可以起到防倒吸的作用;装置丁可达到实验目的,D符合题意;
故答案为:D。
【分析】A.使用试管加热固体时,试管应稍向下倾斜;
B.氨气会与浓硫酸反应生成硫酸铵;
C.氨气的密度小于空气,应向下排空气法;
D.氨气极易溶于水,做尾气吸收时需要防倒吸。
8.【答案】B
【知识点】气体发生装置;气体的收集;尾气处理装置
【解析】【解答】A.将浓氨水滴到CaO固体混合产生NH3,NH3的密度小于空气,C中收集装置应从短进长出,NH3极易溶于水,A项不符合题意;
B.亚硫酸钠与浓硫酸反应产生SO2气体,SO2的密度大于空气,C中收集装置为长进短出,SO2为酸性氧化物可用NaOH溶液吸收尾气,B项符合题意;
C.Cu与稀HNO3溶液反应会生成NO气体,NO易于空气中的O2反应生成NO2,NO不与H2O发生化学反应,C项不符合题意;
D.浓盐酸和MnO2在加热条件下反应产生Cl2,常温下不反应,D项不符合题意;
故答案为:B。
【分析】A.氨气的密度小于空气;
C.NO与水不反应;
D.浓盐酸和二氧化锰反应需要加热。
9.【答案】D
【知识点】气体发生装置;气体的收集;尾气处理装置;常见气体制备原理及装置选择
【解析】【解答】A.实验室用浓盐酸和二氧化锰制取氯气时需要在加热条件下进行,图中缺少加热装置,故A不符合题意;
B.碱石灰能吸收氯气,不能用碱石灰净化氯气,故B不符合题意;
C.氯气的密度比空气大,应用向上排空气法收集,导管应长进短出,故C不符合题意;
D.氯气能与碱反应,可用浓碱溶液吸收多余的氯气,故D符合题意;
故答案为:D。
【分析】A.用二氧化锰作氧化剂,氧化浓盐酸制氯气,需要加热;
B.碱石灰是氧化钙和氢氧化钠的混合物,氯气和氢氧化钠会反应;
C.氯气的密度比空气大,用向上排空气法收集;
D.氯气有毒,污染空气,要注意尾气处理。
10.【答案】D
【知识点】尾气处理装置;常见气体制备原理及装置选择
【解析】【解答】A.浓盐酸和二氧化锰制取氯气需要加热,A不符合题意;
B.稀硫酸和碳酸钙反应生成微溶于水的硫酸钙,阻碍了反应进行,B不符合题意;
C.锌和稀硫酸生成氢气,尾气不需要使用氢氧化钠溶液吸收处理,C不符合题意;
D.浓硫酸和亚硫酸钠生成二氧化硫,二氧化硫密度大于空气且有毒,故干燥后用向上排空气法收集后尾气用氢氧化钠吸收处理,D符合题意;
故答案为:D。
【分析】A.反应装置缺加热仪器。浓盐酸与MnO2在加热的条件下反应才能生成Cl2。
B.反应物选取不合适。稀硫酸与碳酸钙反应生成的硫酸钙会覆盖在碳酸钙表面而阻止反应的进行。
C.氢气无毒且不污染空气,不需要设置尾气吸收装置。
D.注意尾气处理装置。由于SO2有毒,且易与NaOH溶液反应,为防止倒吸,可在导气管的出口处连接一倒置的漏斗与吸收剂液面接触。
11.【答案】C
【知识点】氧化还原反应;催化剂;常用仪器及其使用;气体的收集;尾气处理装置
【解析】【解答】A、进入高温反应管的气体必须干燥,①应是浓硫酸,故A项不符合题意;
B、铜与稀硫酸不反应,故B项不符合题意;
C、通常情况下,SO2和O2反应很慢,需用催化剂催化,故C项符合题意;
D、该反应是可逆反应,④中逸出的气体主要是SO2和O2及少量的SO3气体,则⑤中应盛放碱石灰,可除去SO2、SO3,故D项不符合题意。
故答案为:C。
【分析】A、①的作用是干燥二氧化硫,应该采用浓硫酸;
B、铜与稀硫酸不反应,与浓硫酸才反应;
D、⑤的作用是尾气处理,目的是除去二氧化硫和三氧化硫。
12.【答案】D
【知识点】气体发生装置;气体的收集;尾气处理装置
【解析】【解答】A、浓氨水与氧化钙混合生成氨气,氨气的密度比空气小,不能使用向上排空气法,故A不符合题意;
B、浓硝酸与铜生成的是NO2,但是二氧化氮和水反应生成NO,不能用水吸收尾气,故B不符合题意;
C、稀硝酸与铜生成的是NO,NO不能用排空法收集,故C不符合题意;
D、浓硫酸与亚硫酸钠反应生成二氧化硫,二氧化硫密度大于空气,浓硫酸能够干燥二氧化硫气体,故D符合题意。
故答案为:D。
【分析】由制备实验装置可知,为固体和液体反应制备气体,用向上排空气法收集气体,说明气体密度比空气大,d是尾气处理,倒扣漏斗防倒吸,说明该气体极易溶于水。
13.【答案】A
【知识点】气体发生装置;气体的收集;尾气处理装置
【解析】【解答】A. 实验室常用二氧化锰固体和浓盐酸混合加热制备氯气、而不是与稀盐酸反应,A符合题意;
B.制备的氯气中含有氯化氢和水蒸气,先通过饱和食盐水以除去HCl杂质,图2可除去中的HCl,B不符合题意;
C. 经饱和食盐水除去氯化氢后,氯气中含有水蒸气,将其通过浓硫酸以干燥氯气,图3是的干燥装置,C不符合题意;
D.氯气密度大于空气密度,用向上排空气法收集,图4是的收集装置,D不符合题意;
故答案为:A。
【分析】A.二氧化锰固体与稀盐酸不反应;
B.HCl极易溶于水,氯气不易溶于饱和食盐水;
C.浓硫酸不与氯气反应;
D.密度大于空气密度的气体,可以用向上排空气法收集。
14.【答案】B
【知识点】气体发生装置;气体的收集;尾气处理装置;常见气体制备原理及装置选择
【解析】【解答】A.浓氨水滴入到固体NaOH中,由于NaOH溶于水,放出大量的热量,氨水受热分解产生氨气,但浓硫酸能和氨气反应生成硫酸铵,所以不能用浓硫酸干燥,应该用碱石灰干燥氨气,故A不符合题意;
B.盐酸和碳酸钙反应生成二氧化碳,盐酸有挥发性,所以生成的二氧化碳中有氯化氢,氯化氢和碳酸氢钠反应生成二氧化碳,饱和的碳酸氢钠和二氧化碳不反应,所以可用饱和碳酸氢钠洗气,二氧化碳的密度大于空气的密度,所以可用向上排空气法收集,故B符合题意;
C.二氧化锰和浓盐酸反应生成氯气需要加热,即MnO2+4HClMnCl2+Cl2↑+2H2O,所以该装置不能得到氯气,故C不符合题意;
D.铜和浓硝酸反应生成二氧化氮,浓硝酸有挥发性,所以二氧化氮中有硝酸,硝酸能和NaOH反应,二氧化氮和NaOH也反应,所以不能用氢氧化钠洗气,故D不符合题意;
故答案为B。
【分析】A、硫酸能和氨气反应生成硫酸铵,应该用碱石灰干燥氨气;
C、二氧化锰和浓盐酸反应生成氯气需要加热;
D、二氧化氮和NaOH反应。
15.【答案】A
【知识点】常用仪器及其使用;气体发生装置;气体的收集;尾气处理装置
【解析】【解答】A.极易溶于该溶液的气体能发生喷泉实验,氨气极易溶于水,所以能做喷泉实验,能实现实验目的,故A选;
B.制备乙酸乙酯时,收集乙酸乙酯的导管不能插入饱和碳酸钠溶液中,以防止倒吸,故B不选;
C.收集要用向上排空集气法,进气导管长,出气导管短,故C不选;
D.稀释浓硫酸,应将浓硫酸倒入水中,故D不选;
故答案为:A。
【分析】B、收集导管不能插入饱和碳酸钠溶液中,防止倒吸;
C、收集要用向上排空集气法;
D、应将浓硫酸倒入水中。
16.【答案】C
【知识点】尾气处理装置;常见气体制备原理及装置选择;性质实验方案的设计;制备实验方案的设计
【解析】【解答】A.制取SO2应选用亚硫酸钠和浓硫酸,不需加热,A项不符合题意;
B.SO2具有漂白性,但SO2不能使石蕊溶液褪色,B项不符合题意;
C.用乙醇和乙酸在浓硫酸、加热的条件下可制备乙酸乙酯,乙酸乙酯不溶于饱和碳酸钠溶液,出现分层,饱和碳酸钠溶液可以除去乙酸乙酯中混有的乙醇和乙酸,导气管未插入液面以下,可防止倒吸,C项符合题意;
D.SO2在饱和亚硫酸氢钠溶液中的溶解度较低,SO2的尾气处理应用氢氧化钠溶液,D项不符合题意;
故答案为:C。
【分析】A.亚硫酸钠和浓硫酸在常温下就能反应。
B.根据物质性质进行分析。
C.注意导气管不应插入液面以下,以防倒吸。
D.根据物质的性质进行分析。
17.【答案】D
【知识点】除杂;气体发生装置;气体的收集;尾气处理装置
【解析】【解答】用饱和食盐水除去氯化氢,不能用氢氧化钠,氢氧化钠与氯气反应,②不对;干燥装置应该长进短出,否则浓硫酸会压入右侧装置,③不符合题意;澄清石灰水浓度较低应换成氢氧化钠溶液吸收氯气,④不符合题意;
故答案为:D。
【分析】不能用氢氧化钠除氯气中的HCl,干燥装置中应该长进短处,尾气处理是用氢氧化钠吸收氯气。
18.【答案】B,D
【知识点】气体的收集;尾气处理装置
【解析】【解答】A、能防止倒吸,但不能使气体充分被吸收,故A不符合题意;
B、两个玻璃球有缓冲作用,导管插入溶液中,所以气体能充分被吸收且防止倒吸,故B符合题意;
C、气体成分能被吸收,但产生倒吸,故C不符合题意;
D、倒置的球形漏斗插入溶液中,气体能被充分吸收,且球形管有缓冲作用防止倒吸,故D符合题意;
故答案为:BD。
【分析】吸收易容气体,则需要气体与溶液接触,防止倒吸就要求发生倒吸时有教大容积盛放液体,据此判断即可。
19.【答案】(1)圆底烧瓶;饱和食盐水
(2)水浴加热;Cl2+2OH =ClO +Cl +H2O;避免生成NaClO3
(3)吸收尾气(Cl2);AC
(4)过滤;少量(冷)水洗涤
(5)紫;小于
【知识点】氧化性、还原性强弱的比较;氯气的化学性质;分液和萃取;物质的分离与提纯;尾气处理装置
【解析】【解答】(1)根据盛放MnO2粉末的仪器结构可知该仪器为圆底烧瓶;a中盛放饱和食盐水除去氯气中混有的HCl气体;(2)根据装置图可知盛有KOH溶液的试管放在盛有水的大烧杯中加热,该加热方式为水浴加热;c中氯气在NaOH溶液中发生歧化反应生成氯化钠和次氯酸钠,结合元素守恒可得离子方程式为Cl2+2OHˉ=ClOˉ+Clˉ+H2O;根据氯气与KOH溶液的反应可知,加热条件下氯气可以和强碱溶液反应生成氯酸盐,所以冰水浴的目的是避免生成NaClO3;(3)氯气有毒,所以d装置的作用是吸收尾气(Cl2);
A.Na2S可以将氯气还原成氯离子,可以吸收氯气,故A可选;
B.氯气在NaCl溶液中溶解度很小,无法吸收氯气,故B不可选;
C.氯气可以Ca(OH)2或浊液反应生成氯化钙和次氯酸钙,故C可选;
D.氯气与硫酸不反应,且硫酸溶液中存在大量氢离子会降低氯气的溶解度,故D不可选;
综上所述可选用试剂AC;(4)b中试管为KClO3和KCl的混合溶液,KClO3的溶解度受温度影响更大,所以将试管b中混合溶液冷却结晶、过滤、少量(冷)水洗涤、干燥,得到KClO3晶体;(5)1号试管溶液颜色不变,2号试管溶液变为棕色,说明1号试管中氯酸钾没有将碘离子氧化,2号试管中次氯酸钠将碘离子氧化成碘单质,即该条件下KClO3的氧化能力小于NaClO;碘单质更易溶于CCl4,所以加入CCl4振荡,静置后CCl4层显紫色。
【分析】本实验目的是制备KClO3和NaClO,并探究其氧化还原性质;首先利用浓盐酸和MnO2粉末共热制取氯气,生成的氯气中混有HCl气体,可在装置a中盛放饱和食盐水中将HCl气体除去;之后氯气与KOH溶液在水浴加热的条件发生反应制备KClO3,再与NaOH溶液在冰水浴中反应制备NaClO;氯气有毒会污染空气,所以需要d装置吸收未反应的氯气。
20.【答案】(1)圆底烧瓶;(直形)冷凝管
(2)测量蒸汽的温度,收集117℃左右的馏分
(3)冷却,减缓铬酰氯挥发
(4)CrO3+2HClCrO2Cl2+H2O
(5)加入过量氯化钠可产生过量的氯化氢气体,使更多的CrO3参与反应
(6)b;吸收未参与反应的HCl气体,防止空气中的水蒸气进入收集装置
【知识点】尾气处理装置;制备实验方案的设计
【解析】【解答】(1)由实验装置图可知,仪器A为圆底烧瓶、仪器B为(直形)冷凝管,故答案为:圆底烧瓶;(直形)冷凝管;
(2)由题意可知,温度计的作用是测量蒸汽的温度,收集117℃左右的馏分得到铬酰氯,故答案为:测量蒸汽的温度,收集117℃左右的馏分;
(3)由题给信息可知,收集装置选用冰水浴的目的是起冷却作用,减缓铬酰氯挥发导致产率降低,故答案为:冷却,减缓铬酰氯挥发;
(4)由分析可知,三氧化铬与氯化氢气体共热反应生成铬酰氯和水,反应的化学方程式为CrO3+2HClCrO2Cl2+H2O,故答案为:CrO3+2HClCrO2Cl2+H2O;
(5)投料时,加入过量氯化钠粉末可以产生过量的氯化氢气体,有利于使更多的三氧化铬参与反应,增大铬酰氯的产率,故答案为:加入过量氯化钠可产生过量的氯化氢气体,使更多的CrO3参与反应;
(6)由分析可知,未画出的装置为盛有碱石灰的干燥管,目的是吸收未参与反应的氯化氢气体,防止空气中的水蒸气进入收集装置导致铬酰氯水解,故答案为:b;吸收未参与反应的HCl气体,防止空气中的水蒸气进入收集装置。
【分析】(1)依据仪器构造确定名称;
(2)温度计的作用是测量蒸汽的温度;
(3)依据题给信息判断;
(4)三氧化铬与氯化氢气体共热反应生成铬酰氯和水;
(5)增大一种反应物的量,可提高其它反应物的转化率;
(6)依据气体的性质和装置的构造分析判断。
21.【答案】(1)分液漏斗
(2) → →⑨→⑩;⑩←⑨←⑦
(3)③;防止水蒸气进入装置与SOCl2反应
(4)干燥产生的氯气和二氧化硫
(5)MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O
(6)③
(7)蒸馏;75%
【知识点】尾气处理装置;常见气体制备原理及装置选择;实验装置综合
【解析】【解答】实验室用二氧化锰与浓盐酸共热制取氯气:MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O,制备的氯气中混有HCl和水蒸气,用饱和食盐水吸收HCl,用浓硫酸干燥氯气,二氧化硫气体由亚硫酸钠和浓硫酸制备,同理用浓硫酸干燥制得的二氧化硫气体,干燥纯净的氯气和二氧化硫在三颈烧瓶中由活性炭催化反应制得SOCl2,SO2+Cl2+SCl2=2SOCl2,SOCl2易水解,氯气和二氧化硫会污染空气,不能直接排放,故冷凝管上连接的盛有碱石灰的干燥管,实验结束后,将三颈烧瓶中混合物蒸馏得到产品。
(1)装置乙中仪器有铁架台、酒精灯、石棉网、烧瓶和分液漏斗,装置丙中仪器有锥形瓶和分液漏斗,因此装置乙、丙中相同的仪器名称为:分液漏斗。
(2)依据分析可知,实验室用二氧化锰与浓盐酸共热制取氯气,制备的氯气中混有HCl和水蒸气,用饱和食盐水吸收HCl,用浓硫酸干燥氯气,二氧化硫气体由亚硫酸钠和浓硫酸制备,同理用浓硫酸干燥制得的二氧化硫气体,干燥纯净的氯气和二氧化硫在三颈烧瓶中由活性炭催化反应制得SOCl2,SO2+Cl2+SCl2=2SOCl2,SOCl2易水解,氯气和二氧化硫会污染空气,不能直接排放,故冷凝管上连接的盛有碱石灰的干燥管,整个装置所选仪器的连接顺序是:⑥→ → →⑨→⑩→①②←⑩←⑨←⑦。
(3)为使冷却效果更好,装置甲中冷凝管的水应下口进上口出,即进水口为③;氯气和二氧化硫污染空气,不能直接排放,故冷凝管上连接的盛有碱石灰的干燥管,吸收逸出的氯气和二氧化硫防止污染空气,同时也防止水蒸气进入装置与SOCl2反应。
(4)浓硫酸具有吸水性,用来干燥产生的氯气和二氧化硫。
(5)该实验中用二氧化锰与浓盐酸共热制取氯气,离子方程式为:MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O。
(6)①中洗气时应长管进短管出,①不正确;②中二氧化硫不易溶于饱和亚硫酸氢钠溶液,②不正确;③中二氧化硫难溶于四氯化碳,上升时被氢氧化钠溶液吸收,③正确;④中漏斗完全浸入溶液中,不能起到防倒吸的作用,④不正确;综上分析,答案选③。
(7)已知氯化亚砜沸点为78.8℃,SCl2的沸点为60℃,所以采用蒸馏的方法即可将之分离;消耗氯气的物质的量为 =0.04mol,由方程式SO2+Cl2+SCl2=2SOCl2可知,生成0.08molSOCl2,则SOCl2的产率为: ≈75%。
【分析】(1)乙、丙中都有分液漏斗;
(2)根据 SOCl2 的合成原理及其与水剧烈反应,所以要制备干燥氯气和SO2来选择装置;
(3)冷凝管中冷凝水都是下口进、上口出;SOCl2 与水剧烈反应,要防止空气中的水进入三颈烧瓶中;
(4) 根据题目意思,注意保护产品;
(5)分析可知乙装置是制备氯气的,应选用二氧化锰和浓盐酸反应来制得;
(6)SO2应该选用氢氧化钠溶液来吸收,同时要注意防倒吸;
(7) SCl2的沸点为60℃ ,且与SOCl2互溶,应用蒸馏分离产品;根据氯元素守恒,求SOCl2的理论产量,再求产率。
22.【答案】(1)2NH3+CO2=NH2COONH4
(2)降温,提高反应转化率(或降温,防止生成物分解)
(3)观察气泡产生的速率,据此调节通入气体的比例
(4)否;产物易水解
(5)防止倒吸;吸收未反应的氨气,且避免水蒸气进入反应器中
(6)80%
【知识点】尾气处理装置;实验装置综合
【解析】【解答】(1)把氨气和二氧化碳通入四氯化碳中,可反应制得氨基甲酸铵,化学方程式为2NH3+CO2=NH2COONH4。答案为:2NH3+CO2=NH2COONH4;(2)由于反应放热,所以需将反应在低温下进行,以有利于提高反应物的转化率,从而得出三颈烧瓶用冰水冷却的原因是降温,提高反应转化率(或降温,防止生成物分解)。答案为:降温,提高反应转化率(或降温,防止生成物分解);(3)从方程式中可以看出,参加反应的NH3与CO2的体积比为2:1,所以需设法控制气体的进入量,由此得出液体石蜡鼓泡瓶的作用是观察气泡产生的速率,据此调节通入气体的比例。答案为:观察气泡产生的速率,据此调节通入气体的比例;(4)由信息可知,NH2COONH4遇水易发生水解,所以该反应中不可用水作溶剂,理由:产物易水解。答案为:否;产物易水解;(5)因为氨气极易溶于水,所以吸收尾气时,需注意防止倒吸,同时防止产生水蒸气进入反应容器,从而引起NH2COONH4的水解,所以双通玻璃管的作用是防止倒吸,浓硫酸的作用是吸收未反应的氨气,且避免水蒸气进入反应器中。答案为:防止倒吸;吸收未反应的氨气,且避免水蒸气进入反应器中;(6)n(CaCO3)= =0.01mol,设样品NH2COONH4的物质的量为x,则碳酸氢铵的物质的量为0.01-x,依题意可建立如下关系式:79(0.01-x)+78x=0.7820,从而求出x=0.08mol,则样品中氨基甲酸铵的质量分数为 ≈80%。答案为:80%。
【分析】把氨气和二氧化碳通入四氯化碳中,发生反应2NH3+CO2==NH2COONH4,由于反应放热,所以需将反应在低温下进行,以有利于提高反应物的转化率;从方程式中可以看出,参加反应的NH3与CO2的体积比为2:1,所以需设法控制气体的进入量;因为NH2COONH4易水解,所以两种反应物必须干燥,且吸收尾气的装置中也不能有水蒸气产生。计算样品中氨基甲酸铵的质量分数时,可先求出生成CaCO3的物质的量,再列方程,求出样品中所含NH2COONH4的物质的量,从而求出其质量及质量分数。据此回答题中各问。
23.【答案】(1)检查装置气密性
(2)A
(3)
(4)(球形)干燥管
(5)d;
(6)装置C中黑色粉末变为红色,装置D中白色固体变为蓝色
【知识点】化学实验操作的先后顺序;尾气处理装置;常见气体制备原理及装置选择
【解析】【解答】(1)反应中需要制备氨气,因此连接装置后,进行的操作为检查装置气密性。
(2)实验过程中,装置C应排尽空气,充满氨气,故应先点燃A处酒精灯。
(3)A中制氨气的化学方程式是。
(4)依据装置构造可判断装置B的名称为球形干燥管。
(5)氨气排放到大气中容易造成污染,因此还缺少尾气处理装置吸收未反应的,并需要防止空气中水蒸气干扰实验,需要在反应装置末端d处增加一个装有浓硫酸的洗气瓶,即。
(6)氨气还原氧化铜生成氮气、水和铜,则证明氨气能还原氧化铜的现象为装置C中黑色粉末变为红色,装置D中白色固体变为蓝色。
【分析】(1)有气体参加或生成的实验都需要检查气密性;
(2)防止空气氧化氨气,C处空气用氨气排完后在点燃酒精灯;
(3)记住实验室制备氨气的反应原理;
(4)记住常见仪器名称及用途;
(5)氨气有毒,直接排入空气污染大气,有尾气处理装置,大氨气极易溶于水,注意防倒吸;
(6) 氨气能还原氧化铜则应生成铜、氮气、水,结合氧化铜、铜的颜色,水可以和无水硫酸铜结合生成五水硫酸铜。
24.【答案】(1)分液漏斗
(2)碱石灰
(3)Cu+4H++2NO=Cu2++2NO2↑+2H2O
(4)缺少尾气处理装置
(5)红棕色颜色变浅,最后褪为无色;8NH3+6NO27N2+12H2O
【知识点】常用仪器及其使用;尾气处理装置;离子方程式的书写
【解析】【解答】(1)根据图示,A装置中盛放浓氨水的仪器名称是分液漏斗;
(2)B装置的作用是干燥氨气,试剂甲是碱石灰;
(3)E装置中铜和浓硝酸发生反应生成硝酸铜、二氧化氮、水,反应的离子方程式是Cu+4H++2NO=Cu2++2NO2↑+2H2O;
(4)若NO2能够被NH3还原生成N2,预期观察到C装置中的现象是红棕色颜色变浅,最后褪为无色,发生的化学方程式8NH3+6NO27N2+12H2O。
(5)氨气、NO2污染空气,此实验装置存在一个明显的缺陷是缺少尾气处理装置。
【分析】A装置中用浓氨水和氧化钙反应制备氨气,用碱石灰干燥氨气;E装置中用浓硝酸和铜反应制备NO2,用无水氯化钙干燥NO2;把氨气和NO2通入装有催化剂的C装置中,若红棕色颜色变浅,最后褪为无色,说明氨气和NO2发生反应。据此可作答,注意化学方程式和离子方程式的书写,注意配平和特殊符号的标注。
25.【答案】(1)
(2)B中液面降低,长颈漏斗中液面上升,形成水柱
(3)d
(4)Ca(ClO)2
(5)2Cl2+2Na2CO3+H2O=2NaHCO3+2NaCl+Cl2O
(6)取少量反应后的固体于试管中,加水溶解,滴加稍过量BaCl2溶液,静置,再向上层清液滴加NaOH溶液若变浑浊,说明固体中含有碳酸氢根离子(或取少量固体加热,将产生的气体通入澄清石灰水中若石灰水变浑浊,则说明固体中含有碳酸氢根离子)
(7)吸收氯气等尾气,防止污染大气
【知识点】氧化还原反应;氯气的化学性质;氯气的实验室制法;尾气处理装置
【解析】【解答】(1)装置A中是用MnO2和浓盐酸反应制备Cl2,二氧化锰为氧化剂,氯化氢为还原剂,用单线桥表示电子转移时,还原剂中的氯元素直接把电子转移给二氧化锰中的锰元素,反应方程式为 ,故答案为 ;
(2)装置B有安全瓶作用,发生堵塞时,安全瓶中的气体压强增大,B中液面降低,长颈漏斗中液面上升,形成水柱,故答案为B中液面降低,长颈漏斗中液面上升,形成水柱;
(3) 要验证氯气是否具有漂白性,要做对比实验,因为氯气经过饱和食盐水后,属于潮湿的氯气,先通过湿润的有色面布条,有色布条会褪色,再通过无水氯化钙吸收水,再通过干燥的有色布条,布条不褪色,说明干燥的氯气不具有漂白性,
故答案为:d,因为碱石灰能吸收氯气,所以a不选,干燥中不能用液体作干燥剂,因为气体不易通过,b、c不选,答案为d;
(4)氯气和石灰乳反应生成氯化钙和次氯酸钙,次氯酸钙具有漂白性,漂白粉的有效成分是Ca(ClO)2,故答案为Ca(ClO)2;
(5)装置E中潮湿的Cl2与Na2CO3以等物质的量反应,生成NaHCO3、气体Cl2O和另一种盐,根据原子守恒和得失电子守恒,氯气中的氯元素由0价升高到+1价,生成Cl2O,氯元素由0价降到-1价,生成Cl-,根据原子守恒和得失电子守恒,则其反应化学方程式:2Cl2+2Na2CO3+H2O=2NaHCO3+2NaCl+Cl2O,故答案为2Cl2+2Na2CO3+H2O=2NaHCO3+2NaCl+Cl2O;
(6)根据以上反应知,E中生成的固体中有碳酸钠,碳酸氢钠,氯化钠,若验证固体中存在HCO ,应取少量反应后的固体于试管中,加水溶解,滴加稍过量BaCl2溶液,静置,再向上层清液滴加NaOH溶液若变浑浊,说明固体中含有碳酸氢根离子;第二方案也可取少量固体加热,将产生的气体通入澄清石灰水中若石灰水变浑浊,则说明固体中含有碳酸氢根离子。故答案为取少量反应后的固体于试管中,加水溶解,滴加稍过量BaCl2溶液,静置,再向上层清液滴加NaOH溶液若变浑浊,说明固体中含有碳酸氢根离子(或取少量固体加热,将产生的气体通入澄清石灰水中若石灰水变浑浊,则说明固体中含有碳酸氢根离子);
(7)因为氯气有毒,排放到空气中,会污染大气,氢氧化钠的作用是吸收氯气等尾气,防止污染大气,故答案为吸收氯气等尾气,防止污染大气。
【分析】
实验室利用MnO2和浓盐酸反应制备Cl2,并用饱和食盐水除氯化氢,并验证其漂白性,验证其漂白性必须做对比实验,比较潮湿氯气和干燥氯气的不同现象,通入石灰乳来制备少量的漂白粉,最后与干燥的碳酸钠反应来进行产物的判定。
26.【答案】(1)圆底烧瓶;MnO2+4H++2Cl- Mn2++Cl2↑+2H2O
(2)饱和食盐水;除水或者干燥
(3)A;装置E开始出现黄绿色气体(或黄绿色气体充满装置D的硬质玻璃管)
(4)2Fe+3Cl2 2FeCl3
(5)防止堵塞
(6)吸收Cl2,防止污染
【知识点】氯气的化学性质;氯气的实验室制法;气体发生装置;尾气处理装置;实验装置综合
【解析】【解答】(1)仪器X的名称为圆底烧瓶;装置A中发生的反应是实验室制备Cl2的反应,该反应的离子方程式为 ;
(2)装置B中溶液为饱和食盐水,用来除去Cl2中的HCl气体;装置C中的液体为浓硫酸,其作用是干燥Cl2;
(3)加热时,应先点燃装置A的酒精灯,当E中开始出现黄绿色气体时,再点燃装置D的酒精灯;
(4)制备FeCl3的化学方程式为 ;
(5)FeCl3的熔点较低,在该实验中,若使用细导管连接装置,可能会有较多的FeCl3聚集在细导管中,堵塞导管,使用硬质粗玻璃管可以防止堵塞;
(6)F中的碱石灰可以防止空气中的水蒸气进入装置E中,还能吸收Cl2,防止污染。
【分析】 二氧化锰与浓盐酸加热制取氯气,氯气中含氯化氢气体和水蒸气,通过装置B中的饱和食盐水除去氯化氢,通过装置C中的浓硫酸干燥得到纯净干燥的氯气,进入装置D,铁与氯气加热反应生成氯化铁,FeCl3的熔点为306℃,沸点为315℃,易吸收空气里的水分而潮解,生成的氯化铁在装置E中冷凝,为防止空气中水蒸气进入,连接盛碱石灰的干燥管。
27.【答案】(1)③
(2)浓氨水
(3)
(4)
(5)B
(6)NO直接排放,缺少尾气吸收装置;同时装置F含吸收部分
【知识点】氨的实验室制法;氮的氧化物的性质及其对环境的影响;尾气处理装置;实验装置综合
【解析】【解答】(1)①用氮气与氢气反应制取氨气,反应为可逆反应,不正确;②用排饱和食盐水的方法收集氨气,氨气极易溶于水溶液,不正确;③实验室制氨气使用氨水和碱石灰混合时需要不加热,使用氯化铵和氢氧化钙混合时需要加热,正确;④氨气与氯化钙发生反应,不能使用无水氯化钙干燥氨气,可以用碱石灰干燥氨气,④不正确,
故答案为:③。
(2)若选择装置G制取氨气,该装置不加热,因此分液漏斗中盛装的液体试剂是浓氨水。
(3)若选择装置C制取氨气,则属于实验室制备氨气,所用试剂是氢氧化钙和氯化铵,则反应的化学方程式为 。
(4)稀硝酸具有强氧化性,与铜发生氧化还原反应生成硝酸铜、NO和水,反应的离子方程式为3Cu+2NO3-+8H+=3Cu2++2NO↑+4H2O。
(5)氨气可溶于水以及硫酸中,能产生倒吸。氨气为极性分子,不溶于非极性溶剂,因此可用CCl4代替饱和氨水,
故答案为:B。
(6)NO有毒,能够造成空气污染,图示装置中缺少尾气处理装置,过量的NO会污染空气,因此该同学所设计的模拟尾气处理实验存在的明显缺陷是NO直接排放,缺少尾气吸收装置,同时装置F含吸收部分 。
【分析】(1)根据氨气的制备和性质进行分析;
(2) 结合氨气的制备分析;
(3) 装置C为固固加热型装置,结合氨气的制备原理和装置进行分析;
(4) 结合装置内试剂发生的反应,书写反应的离子方程式;
(5) 根据装置D的作用进行分析;
(6) 缺少尾气处理装置。
28.【答案】(1)c;分液漏斗
(2)逸出的Cl2中混有少量H2O(g);在A~B之间增设装有浓硫酸的洗气瓶
(3)Cl2+2I-=2Cl-+I2
(4)HCl
(5)吸收多余的Cl2,防止污染空气;Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O;取少量F中溶液于试管中,加入足量的稀硝酸酸化,再滴入硝酸银溶液,若有白色沉淀产生,则证明溶液中存在Cl-;若无白色沉淀产生,则证明溶液中不存在Cl-
【知识点】氯气的化学性质;氯气的实验室制法;氯离子的检验;尾气处理装置;实验装置综合
【解析】【解答】(1)在装置A中浓盐酸与MnO2混合加热制取得到Cl2,固体与液体混合加热制取气体,装置a缺少加热仪器;装置b是固体混合物加热制取气体;装置c适合于固体与液体混合加热制取气体,故答案为:c;根据图示可知仪器M的名称为分液漏斗;
(2)装置B、C中依次放入的是干燥的红色布条和湿润的红色布条,实验过程中该同学发现装置B中的红色布条也褪色,这是由于制取的氯气中含有挥发的少量水蒸气;要排除水蒸气的干扰的合理方法是:在A~B之间增设装有浓硫酸的洗气瓶,除去水蒸气;
(3)在D中Cl2与KI发生反应:Cl2+2I-=2Cl-+I2;
(4)由于酸性:盐酸>碳酸>次氯酸,将氯气通入饱和NaHCO3溶液中能产生无色气体,产生的气体是CO2,说明发生反应:HCl+NaHCO3=NaCl+CO2↑+H2O,该实验说明Cl2与H2O反应的产物中含有HCl;
(5)装置F中盛有NaOH溶液,其作用是吸收多余Cl2,防止污染空气;该反应的化学方程式为:Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O;
可根据AgCl是白色既不溶于水也不溶于酸的性质检验Cl-的存在,故验证反应后装置F的溶液中是否存在Cl-的正确操作是:取少量F中溶液于试管中,加入足量的稀硝酸酸化,再滴入硝酸银溶液,若有白色沉淀产生,则证明溶液中存在Cl-;若无白色沉淀产生,则证明溶液中不存在Cl-。
【分析】(1)根据氯气的制备原理选择制备装置,结合仪器M的结构与性能确定仪器名称;
(2)装置B、C中依次放的是干燥的红色布条和湿润的红色布条,因生成的氯气中混有水蒸气,则B、C都褪色,应先干燥;
(3) KI溶液中通入氯气有I2生成;
(4)根据强酸制强酸的原理分析;
(5) 氯气有毒,需要除尾气,NaOH溶液吸收Cl2生成NaCl和NaClO;利用HNO3和AgNO3溶液检验Cl-的存在。
29.【答案】(1)
(2)除去氯气中挥发的HCl
(3)湿润的有色布条褪色
(4)(答案合理即可);Cl2+2I-=I2+2Cl-
(5)Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O
【知识点】氯气的实验室制法;除杂;尾气处理装置;离子方程式的书写;氯水、氯气的漂白作用
【解析】【解答】(1)装置①利用二氧化锰和浓盐酸共热制取Cl2,其化学方程式为:;
(2)装置②中盛放的是饱和食盐水,其主要作用是除去氯气中挥发的HCl;
(3)经过除杂后的氯气通入装置③中,湿润的有色纸条遇到氯气因生成具有漂白性的次氯酸而褪色,故答案为:湿润的有色纸条褪色;
(4)Cl2的氧化性强于I2,可选取湿润的淀粉KI试纸为材料,所以设计实验如下:将氯气通入盛有湿润的淀粉KI试纸的集气瓶中,若试纸变蓝,则说明氯气的氧化性大于碘单质的,发生的离子方程式为:Cl2+2I-=I2+2Cl-,具体装置图如图:;
(5)氢氧化钠溶液进行尾气处理,吸收多余的氯气,发生的离子方程式为:Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O。
【分析】(1)书写化学方程式时,注意反应条件,配平,以及产物中气体、沉淀的箭头符号。
(2)浓盐酸易挥发,①中产生的氯气中混有氯化氢气体,根据题干,本题是制取Cl2,并探究其性质,所以②中的饱和食盐水是为了除去氯化氢气体。
(3)①是制取氯气,②是净化氯气,③是探究氯气的性质,湿润的布条含有水,氯气与水反应生成的次氯酸有漂白性,能使有色布条褪色。注意若是干燥的有色布条,则无明显变化。
(4)根据题干信息,在装置X中氯气与试剂(含碘的化合物)反应产生碘单质,而碘单质遇淀粉变蓝,所以所用试剂可选湿润的淀粉KI(或NaI等)试纸,为使反应充分进行,现象明显,氯气应长管进短管出。
(5)④是用来吸收多余的氯气。注意要求写离子方程式,而不是化学方程式。
30.【答案】(1)漏气;漏斗中的液体能全部流入试管,说明试管中的压强与外界压强相同
(2)2Na2O2 + 2H2O = 2NaOH + O2 ↑
(3)剧烈燃烧,发出黄光,有淡黄色物质生成
(4)碱石灰;防止空气中的H2O、CO2进入C装置
【知识点】钠的化学性质;气体发生装置的气密性检查;尾气处理装置
【解析】【解答】(1)关闭装置中的止水夹a后,开启活塞b,漏斗中液体不断地往下滴,直至全部流入试管,说明装置漏气,因为漏斗中的液体能全部流入试管,说明试管中压强与外界相同;(2)A装置中反应是过氧化钠和水的反应生成氢氧化钠和氧气,反应的化学方程式为2Na2O2 + 2H2O = 2NaOH + O2 ↑;(3)C装置中观察到的现象是钠在氧气中燃烧的实验现象,钠剧烈燃烧,发出黄光,有淡黄色物质生成;(4)为避免空气中的二氧化碳和水蒸气进入C装置与钠反应,影响实验现象的判断,干燥管中应装碱石灰。
【分析】(1)根据反应后装置内的大气压与外界气压的差别进行解答;
(2)根据 Na2O2 与2H2O 反应生成 NaOH 与 O2 解答即可;
(3)根据金属钠与氧气在加热条件下的反应现象进行解答;
(4)根据实验产物选择适当的尾气处理装置进行分析解答即可。
31.【答案】(1)H2、CO2、NO、NO2等(合理答案皆可)
(2)MnO2+4H+ +2Cl- Mn2++Cl2↑ +2H2O;饱和食盐水;浓硫酸
(3)液面上倒扣一个漏斗
(4)a、b;c;0.045
【知识点】氯气的实验室制法;铜及其化合物;尾气处理装置;常见气体制备原理及装置选择;实验装置综合
【解析】【解答】(1)B装置为块状不溶于水的固体和液体反应制取气体的装置,反应不需要加热,中学化学中常见的有:H2、CO2、NO、NO2、H2S 等;(2)在装置A中浓盐酸与MnO2混合加热制取Cl2,反应方程式为:MnO2+4H+ +2Cl- Mn2++Cl2↑ +2H2O;实验室制得的氯气中有杂质气体HCl和水蒸气,若要收集到纯净干燥的氯气,需要在装置A、C之间增加两个装置,一个装置盛有饱和食盐水,用来除去HCl杂质,另一个装置盛有浓硫酸用来除去水蒸气,干燥Cl2;(3)若装置A、
C、E相连后用于制取SO2,A制取SO2,C收集SO2,由于SO2是有毒气体,用装置E进行尾气处理,为防止尾气吸收时发生倒吸现象,改进措施是在导气管末端安装一个倒扣漏斗,使漏斗边沿在液面上或连接一个干燥管;(4)若装置B、D、E相连后可制得NO2并进行有关实验。B中Cu与浓硝酸反应制取NO2,D收集NO2,E是尾气处理装置,欲用D装置验证NO2与水的反应,其操作步骤为:先关闭止水夹a、b,再打开止水夹c,微热试管丁,使烧杯中的水进入丁中。充分反应后,若向试管中通入一定量的氧气,发生反应:4NO2+O2+2H2O=4HNO3,至试管内完全充满液体。假设试管的容积为VL,则试管中盛有NO2气体在标准状况下的体积也就是VL,n(NO2)= ,根据N元素守恒,可得n(HNO3)=n(NO2)= ,溶液的体积为VL,则所得溶液中溶质HNO3的物质的量浓度是c(HNO3)= 0.045mol/L。
【分析】(1)B装置为块状不溶于水的固体和液体反应不加热制取气体的装置;
(2)实验室用MnO2与浓盐酸混合加热制取氯气,Cl2密度大用向上排空气方法收集;氯气是有毒气体,要进行尾气处理;浓盐酸有挥发性,制取的氯气中含有杂质HCl、水蒸气,要在A、C间增加除HCl、除水蒸气的装置;
(3)SO2易溶于NaOH溶液,为防止倒吸现象的发生,可在导气管末端安装一个倒扣的漏斗;
(4)浓硝酸具有强氧化性,与铜反应生成二氧化氮气体;Cu片与浓硝酸反应制取NO2气体,根据NO2容易溶于水分析,结合反应4NO2+O2+2H2O=4HNO3计算所得硝酸溶液的物质的量浓度。
32.【答案】MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O;除去HCl;干燥氯气 (或除去水蒸气);吸收氯气,防止污染空气;氯气比空气重
【知识点】氯气的实验室制法;气体的收集;尾气处理装置
【解析】【解答】①实验室在加热时用二氧化锰和浓盐酸反应制取氯气,反应的化学方程式为:MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O;本题答案为:MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O。②饱和食盐水是为了除去Cl2中的HCl;本题答案为:除去HCl。③浓硫酸的作用是干燥Cl2;本题答案为:干燥氯气 (或除去水蒸气)。④为了防止Cl2污染空气。用氢氧化钠进行尾气的回收;本题答案为:吸收氯气,防止污染空气。⑤依据Cl2的密度比空气密度大,所以应采用向上排空气法收集氯气;本题答案为:氯气比空气重。
【分析】①实验室在加热时用二氧化锰和浓盐酸反应制取氯气;②饱和食盐水是为了除去Cl2中的HCl;③浓硫酸的作用是干燥Cl2;④为了防止Cl2污染空气。用氢氧化钠进行尾气的回收;⑤依据Cl2和空气密度大小,分析收集方法。
33.【答案】(1)MnO2+4HCl MnCl2+Cl2↑+2H2O
(2)⑥;吸收多余的氯气以免污染空气
(3)AlCl3+3H2O=Al(OH)3+3HCl
(4)H+浓度降低影响氯气的生成
(5)NaCl固体;往不再产生氯气的装置中,加入浓H2SO4,继续加热
(6)86.5%
(7)制备的氯气不足(或固体和气体无法充分接触;无水AlCl3发生升华,造成损失等)
【知识点】氯气的实验室制法;气体发生装置;气体的收集;尾气处理装置;常见气体制备原理及装置选择
【解析】【解答】解:(1)实验室用二氧化锰与浓盐酸反应制氯气,反应方程式为MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O;(2)由于生成的氯化铝易水解,则需要防止水蒸气进入D装置,因此装置E中的药品是无水氯化钙,
故答案为:⑥;氯气有毒,需要尾气处理,则装置F的作用是吸收多余的氯气以免污染空气。(3)无水氯化铝遇水蒸汽发生水解反应,则无水AlCl3遇到潮湿空气发生反应的化学方程式为AlCl3+3H2O=Al(OH)3+3HCl;(4)根据实验室利用浓盐酸和二氧化锰混合加热反应原理可知,参加离子反应的离子为氯离子和氢离子,因此另一种假设为H+浓度降低影响氯气的生成;(5)可通过向反应装置中添加NaCl固体的方法增加溶液里的氯离子浓度,添加浓硫酸的方法增加溶液里的H+浓度来验证,即
步骤 实验操作 预测现象和结论
① 往不再产生氯气的装置中,加入NaCl固体继续加热 若有黄绿色气体生成,则假设1成立
② 往不再产生氯气的装置中,加入浓H2SO4,继续加热 若有黄绿色气体生成,则假设2成立
;(6)三次实验收集到的氢气平均值为(334.5mL+336.0mL+337.5mL)÷3=336.0mL,氢气的物质的量为0.336L÷22.4L/mol=0.015mol,根据2Al~3H2,可知铝的物质的量为0.015mol×2/3=0.01mol,质量为0.01mol×27g/mol=0.27g,氯化铝的质量分数为(2.0g 0.27g)/2.0g×100%=86.5%;(7)根据反应原理可知如果制得无水AlCl3的质量分数偏低,则可能的原因是氯气量不足,部分铝未反应生成氯化铝,可导致氯化铝含量偏低;固体和气体无法充分接触,部分铝粉未被氯气氧化,混有铝,导致氯化铝含量偏低;有少量氯化铝升华,也能导致氯化铝含量偏低。
【分析】本题是常见的压轴题目,分为三个部分,制备氯化铝、氯化铝的纯度分析、探究实验室制氯气的反应原理,其中氯化铝制备是利用二氧化锰和浓盐酸混合加热制得氯气与铝粉共热制备氯化铝,实验过程中要关注氯气的净化、保持无氧环境(防止生成氧化铝)、干燥环境(防氯化铝水解),并进行尾气处理减少对环境的污染;氯化铝样品中可能混有铝,利用铝与氢氧化钠溶液反应生成的氢气测定铝的含量,再计算出氯化铝的纯度;探究实验室制备氯气的原理可从二个方面分析:氯离子浓度对实验的影响和H+对实验的影响,据此回答。本题综合程度较高,考查了氯气与氯化铝的制备,探究了氯化铝含量测定及氯气制备原理,涉及物质的量计算、实验操作的选择等,知识面广,题目难度中等,对学生能力要求较高,对学生的解题能力提高有一定帮助。
34.【答案】(1)正四面体;
(2)CH3COOH+C2H5OH CH3COOC2H5+H2O
(3)分液漏斗;H2O2
(4)H
(5)②
(6)C和H
【知识点】有机化合物中碳的成键特征;气体发生装置;气体的收集;尾气处理装置;探究物质的组成或测量物质的含量
【解析】【解答】解:(1)甲分子是甲烷,其空间构型是正四面体;乙是乙烯,电子式为 。(2)丙与丁发生酯化反应生成乙酸乙酯和水,反应的化学方程式为CH3COOH+C2H5OH CH3COOC2H5+H2O。(3)A装置中b仪器的名称为分液漏斗,根据题意A中的反应为双氧水分解产生氧气,则盛放的物质是H2O2;(4)根据题给的实验设计思路可知,B装置是用来吸收氧气中的水蒸气的,若去掉B装置,从A中挥发出来的水会进入D中,对氢元素的测量结果会有影响,将会使测得的氢元素的质量偏大;(5)E装置中所盛放物质最好选用氢氧化钠溶液,因为氢氧化钠易溶于水,氢氧化钙微溶于水,氢氧化钠溶液可以完全吸收反应生成的二氧化碳,
故答案为:②;(6)D装置增重1.44g,说明反应生成了1.44g水;E装置增重3.52g,说明反应生成了3.52g二氧化碳。1.44g水中含有的氢元素、氧元素的质量分别为:1.44g×2/18=0.16g,1.44g×16/18=1.28g。3.52g二氧化碳中碳元素的质量为:3.52g×12/44=0.96g。有机物样品中碳元素和氢元素的质量和为:0.16g+0.96g=1.12g。由此说明该样品中只含有碳元素和氢元素。
【分析】根据甲~丁四种有机物分子的球棍模型可判断甲是甲烷,乙是乙烯,丙是乙醇,丁是乙酸。
(2)根据醇和酸的化学性质作答;
(3)根据仪器构造判断仪器名称,分析A中发生反应及反应物的状态判断:
(4)浓硫酸能够吸收水蒸气,结合过氧化氢分解产生的氧气会带出水蒸气来解答;
(5)根据氢氧化钙的溶解度很小,氢氧化钠的溶解度很大分析;
(6)根据相关方面的数据进行计算可以判断物质的元素组成。
35.【答案】(1) +Br2 +HBr;2Fe+3Br2=2FeBr3
(2)导出HBr兼起冷凝回流的作用
(3)溴蒸气和苯蒸气逸出,污染环境,同时使反应物利用率降低
(4)吸收反应中随HBr逸出的溴蒸气和苯蒸气
(5)挥发逸出的溴蒸气和苯蒸气不能流回反应器中,原料利用率低;由于导管伸入液面以下,而容易发生倒吸现象。
【知识点】卤素原子结构及其性质的比较;铁的化学性质;苯的结构与性质;尾气处理装置
【解析】【解答】(1)A、B、C三种装置都可制取溴苯,三个装置中都发生都会发生铁与溴的反应、苯与溴的取代反应,反应的化学方程式为2Fe+3Br2=2FeBr3, ;故答案为:2Fe+3Br2=2FeBr3, ;
(2)苯和溴的取代反应中有溴化氢生成,苯和溴易挥发,所以导管b除导气外,还有起冷凝回流作用,减少苯和溴的挥发,故答案为:导气(导出HBr)兼冷凝(冷凝苯和溴蒸气);
(3)苯和溴易挥发,并且有毒,苯与溴逸入空气会造成环境污染,同时使反应物利用率降低,故答案为:Br2和苯的蒸气逸出,污染环境,同时使反应物利用率降低;
(4)溴蒸气和苯蒸气易溶于四氯化碳,装置B中采用了洗气瓶吸收装置可以吸收反应中随HBr逸出的溴蒸气和苯蒸气,故答案为:吸收反应中随HBr逸出的溴蒸气和苯蒸气;
(5)随HBr逸出的溴蒸气和苯蒸气不能回流到反应器中,原料利用率低;由于导管插入AgNO3溶液中而容易产生倒吸,故答案为:原料利用率低;容易产生倒吸。
【分析】(1)苯和溴发生取代反应要注意催化剂,铁具有还原性可以和溴发生反应生成溴化铁;
(2)要注意实验中出现易挥发的物质或者沸点低的物质,可以使用长导管冷凝,提高原料利用率;
(3)溴和苯都会污染环境,要注意尾气处理;
(4)四氯化碳可以吸收有机物气体、碘蒸气和溴气;
(5)没有采用长导管,没有冷凝回流的作用,无法使气体重新回流回试管;对于易吸收气体的溶液,导管在液面以下容易倒吸。

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