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常见气体的制备
常见气体的制备题组
.(2016·江苏,6,2分)根据侯氏制碱原理制备少量NaHCO3的实验,经过制取氨气、制取NaHCO3、分离NaHCO3、干燥NaHCO3四个步骤。
下列图示装置和原理能达到实验目的的是( )
A.制取氨气 B.制取NaHCO3
C.分离NaHCO3 D.干燥NaHCO3
答案:
C
氯化铵受热分解生成的氨气和氯化氢在试管口遇冷又生成氯化铵固体,不能用加热氯化铵固体的方法制备氨气,A错误;应该从右侧导管通入CO2气体,B错误;从溶液中分离出碳酸氢钠固体用过滤的方法,C正确;碳酸氢钠受热易分解,不能用该装置干燥碳酸氢钠,D错误。
.(2014·天津,2,6分)实验室制备下列气体时,所用方法正确的是( )
A.制氧气时,用Na2O2或H2O2作反应物可选择相同的气体发生装置
B.制氯气时,用饱和NaHCO3溶液和浓硫酸净化气体
C.制乙烯时,用排水法或向上排空气法收集气体
D.制二氧化氮时,用水或NaOH溶液吸收尾气
答案:
A
用Na2O2或H2O2作反应物制取O2,均可采用固+液→气体的发生装置,A项正确;制Cl2时,用饱和NaCl溶液和浓H2SO4净化气体,不能用NaHCO3溶液,B项错误;C2H4的密度与空气接近,不能用排空气法收集,C项错误;3NO2+H2O===2HNO3+NO,水与NaOH溶液都不能吸收尾气NO,D项错误。
.(2013·江苏,16,12分)氧化镁在医药、建筑等行业应用广泛。
硫酸镁还原热解制备高纯氧化镁是一种新的探索。
以菱镁矿(主要成分为MgCO3,含少量FeCO3)为原料制备高纯氧化镁的实验流程如下:
(1)MgCO3与稀硫酸反应的离子方程式为_________________________________。
(2)加入H2O2氧化时,发生反应的化学方程式为____________________________。
(3)滤渣2的成分是________(填化学式)。
(4)煅烧过程存在以下反应:
2MgSO4+C
2MgO+2SO2↑+CO2↑
MgSO4+C
MgO+SO2↑+CO↑
MgSO4+3C
MgO+S↑+3CO↑
利用下图装置对煅烧产生的气体进行分步吸收或收集。
1D中收集的气体是________(填化学式)。
②B中盛放的溶液可以是________(填字母)。
a.NaOH溶液b.Na2CO3溶液
c.稀硝酸d.KMnO4溶液
③A中得到的淡黄色固体能与热的NaOH溶液反应,产物中元素的最高价态为+4,写出该反应的离子方程式:
_____________________________________________________。
【解析】 本题为工业流程图题,可结合给出的问题和流程图一块做答。
从给出的反应中可看出产生的气体成分为S、SO2、CO2和CO,再结合装置图A、B、C、D可看出,A中将S蒸气变为S固体,D中应为收集CO,B、C两装置一个吸收SO2,一个吸收CO2,再据SO2和CO2的性质,可知B中应吸收SO2,C中吸收CO2。
【答案】
(1)MgCO3+2H+===Mg2++CO2↑+H2O
(2)2FeSO4+H2O2+H2SO4===Fe2(SO4)3+2H2O
(3)Fe(OH)3
(4)①CO ②d ③3S+6OH-
2S2-+SO
+3H2O
.(2012·福建,25,15分)实验室常用MnO2与浓盐酸反应制备Cl2(发生装置如下图所示)。
(1)制备实验开始时,先检查装置气密性,接下来的操作依次是______(填序号)。
A.往烧瓶中加入MnO2粉末
B.加热
C.往烧瓶中加入浓盐酸
(2)制备反应会因盐酸浓度下降而停止。
为测定反应残余液中盐酸的浓度,探究小组同学提出下列实验方案:
甲方案:
与足量AgNO3溶液反应,称量生成的AgCl质量。
乙方案:
采用酸碱中和滴定法测定。
丙方案:
与已知量CaCO3(过量)反应,称量剩余的CaCO3质量。
丁方案:
与足量Zn反应,测量生成的H2体积。
继而进行下列判断和实验:
①判定甲方案不可行,理由是______________________。
②进行乙方案实验:
准确量取残余清液稀释一定倍数后作为试样。
a.量取试样20.00mL,用0.1000mol·L-1NaOH标准溶液滴定,消耗22.00mL,该次滴定测得试样中盐酸浓度为________mol·L-1;
b.平行滴定后获得实验结果。
③判断丙方案的实验结果______(填“偏大”“偏小”或“准确”)。
[已知:
Ksp(CaCO3)=2.8×10-9、Ksp(MnCO3)=2.3×10-11]
④进行丁方案实验:
装置如下图所示(夹持器具已略去)。
(i)使Y形管中的残余清液与锌粒反应的正确操作是将________转移到________中。
(ii)反应完毕,每间隔1分钟读取气体体积,气体体积逐次减小,直至不变。
气体体积逐次减小的原因是______________________(排除仪器和实验操作的影响因素)。
【解析】
(1)注意加药品时先加入固体MnO2,再通过分液漏斗加入浓盐酸,最后才能加热。
(2)①根据反应的离子方程式:
MnO2+4H++2Cl-
Mn2++Cl2↑+2H2O,可以看出反应残余溶液中c(Cl-)>c(H+),用甲方案测得的是c(Cl-),而不是c(H+)。
②根据c(盐酸)·V(盐酸)=c(氢氧化钠)·V(氢氧化钠),c(盐酸)=c(氢氧化钠)·V(氢氧化钠)/V(盐酸)=22.00mL×0.1000mol·L-1/20.00mL=0.1100mol·L-1。
③由于Ksp(MnCO3)
④如果把残余清液转移到Zn粒中,则Y形管内壁就会附着一些清液;Zn与盐酸反应放热,因此,冷却后气体的体积将缩小。
【答案】
(1)ACB
(2)①残余清液中n(Cl-)>n(H+)(或其他合理答案) ②0.1100 ③偏小 ④(i)Zn粒 残余清液
(ii)装置内气体尚未冷至室温
.(2012·全国,28,15分)现拟用下图所示装置(尾气处理部分略)来制取一氧化碳,并用以测定某铜粉样品(混有CuO粉末)中金属铜的含量。
(1)制备一氧化碳的化学方程式是_________________________________________;
(2)实验中,观察到反应管中发生的现象是_______________________________________;
尾气的主要成分是________;
(3)反应完成后,正确的操作顺序为________(填字母);
a.关闭漏斗开关 b.熄灭酒精灯1 c.熄灭酒精灯2
(4)若实验中称取铜粉样品5.0g,充分反应后,反应管中剩余固体的质量为4.8g,则原样品中单质铜的质量分数为________;
(5)从浓硫酸、浓硝酸、蒸馏水、双氧水中选用合适的试剂,设计一个测定样品中金属铜质量分数的方案;
①设计方案的主要步骤是(不必描述操作过程的细节)
_____________________________________________________________________;
②写出有关反应的化学方程式_________________________________________。
【解析】
(1)由实验装置可知,制备一氧化碳的化学方程式是HCOOH
CO↑+H2O。
(2)反应管中发生一氧化碳还原氧化铜的反应,现象是黑色粉末变红;尾气的主要成分是CO、CO2。
(3)CO还原CuO实验步骤:
先通入一会儿CO再加热,停止加热后继续通入CO到玻璃管冷却为止。
故反应完成后,正确的操作顺序为熄灭酒精灯2,然后关闭漏斗开关,最后熄灭酒精灯1。
(4)据CO+CuO
Cu+CO2 Δm
8016
m5.0g-4.8g
可得m=1.0g,则样品中单质铜的质量分数为:
×100%=80%。
(5)要测定铜的质量分数,可以把浓硫酸稀释,铜和稀硫酸不反应,氧化铜和稀硫酸反应,即可求出铜的质量分数。
设计方案的主要步骤是将浓硫酸用蒸馏水稀释;将样品与稀硫酸充分反应后,过滤,干燥,称量剩余固体铜的质量即可。
反应的化学方程式为
CuO+H2SO4===CuSO4+H2O。
【答案】
(1)HCOOH
CO↑+H2O
(2)样品由黑色变为红色 CO、CO2 (3)cab (4)80%
(5)①将浓硫酸稀释;称取一定量的样品;样品与过量稀硫酸充分反应;过滤、洗涤;干燥、称重、计算 ②CuO+H2SO4===CuSO4+H2O
.(2011·上海,10,3分)草酸晶体(H2C2O4·2H2O)100℃开始失水,101.5℃熔化,150℃左右分解产生H2O、CO和CO2。
用加热草酸晶体的方法获取某些气体,应该选择的气体发生装置是(图中加热装置已略去)( )
A B C D
解题策略 本题给出了气体的制备原理,要求考生根据反应原理选择发生装置,题目难度不大,但对信息提取能力有较高要求。
解答本题需分析透彻题给信息:
草酸晶体(H2C2O4·2H2O)100℃开始失水,101.5℃熔化,150℃左右分解产生H2O、CO和CO2,提取其中的关键词:
加热、失水、熔化、分解。
然后分析四个发生装置图的异同,选择合适装置。
【解析】 草酸晶体在分解产生气体之前先失结晶水再熔化,故选D装置。
【答案】 D
.
(1)(2015·海南,17,11分)工业上,向500~600℃的铁屑中通入氯气生产无水氯化铁;向炽热铁屑中通入氯化氢生产无水氯化亚铁。
现用如图所示的装置模拟上述过程进行试验。
回答下列问题:
1制取无水氯化铁的实验中,A中反应的化学方程式为
_____________________________________________________,装置B中加入的试剂是____________________________________________________。
②制取无水氯化亚铁的实验中,装置A用来制取________。
尾气的成分是________。
若仍用D装置进行尾气处理,存在的问题是_______________________、__________________。
③若操作不当,制得的FeCl2会含有少量FeCl3,检验FeCl3常用的试剂是________。
欲制得纯净的FeCl2,在实验操作中应先__________________,再__________________。
(2)(2015·江苏,19节选)实验室用下图所示装置制备KClO溶液,并通过KClO溶液与Fe(NO3)3溶液的反应制备高效水处理剂K2FeO4。
已知K2FeO4具有下列性质:
①可溶于水、微溶于浓KOH溶液,②在0~5℃、强碱性溶液中比较稳定,③在Fe3+和Fe(OH)3催化作用下发生分解,④在酸性至弱碱性条件下,能与水反应生成Fe(OH)3和O2。
装置A中KMnO4与盐酸反应生成MnCl2和Cl2,其离子方程式为
_____________________________________________________________,
将制备的Cl2通过装置B可除去____________________________________(填化学式)。
解题策略 本题为两道高考题的组合,从这两道高考题来看,对于气体净化处理的考查,大多集中在气体的除杂和干燥。
这一考点所设计的题目一般难度不大。
【解析】
(1)首先需要明确制备的反应原理,根据反应原理推断装置原理,然后进行作答。
①根据装置示意图,制取无水氯化铁的实验中,装置A为制取氯气的实验装置,发生反应为二氧化锰与浓盐酸反应生成氯化锰、氯气和水;装置B的作用是除去混杂在氯气中的水蒸气,故B中加入的试剂为浓硫酸。
②根据题给信息,在制取无水氯化亚铁实验中,装置A是用于制取HCl气体;经浓H2SO4干燥后,在硬质玻璃管中发生反应
Fe+2HCl===FeCl2+H2↑,则尾气的成分是氯化氢和氢气;若仍用D装置进行尾气处理,则因氯化氢极易溶于水,故会产生倒吸,且氢气与NaOH溶液不反应,不能被吸收。
③检验氯化铁溶液常用的试剂是KSCN溶液;欲制得纯净的氯化亚铁,应防止装置中氧气的干扰,在实验过程中先点燃A处的酒精灯,利用产生的氯化氢气体排出装置中的空气,再点燃C处的酒精灯。
(2)反应物为MnO
、H+、Cl-,生成物为Mn2+、Cl2和H2O,根据电子守恒和电荷守恒配平即可。
制得的Cl2中混有HCl等杂质,HCl气体极易溶于水,而Cl2在饱和食盐水中的溶解度小于在水中的溶解度,所以通过装置B中的饱和食盐水可除去HCl。
【答案】
(1)①MnO2+4HCl(浓)
MnCl2+Cl2↑+2H2O
浓硫酸
②HCl HCl和H2 发生倒吸 可燃性气体H2不能被吸收
③KSCN溶液 点燃A处的酒精灯 点燃C处的酒精灯
(2)2MnO
+16H++10Cl-===2Mn2++5Cl2↑+8H2O
HCl
.(2013·安徽,8,6分)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
CaO
NH3
H2O
B
浓硫酸
Na2SO3
SO2
NaOH溶液
C
稀硝酸
Cu
NO2
H2O
D
浓盐酸
MnO2
Cl2
NaOH溶液
解题策略 本题通过一个实验装置图考查了气体制备的原理、发生装置、收集和尾气处理装置,题目难度不大,但对识图能力有较高要求。
解答本题需首先分析装置图中每一部分的作用和要求,然后结合四个选项逐一分析。
【解析】 收集NH3应用向下排空气法,A项错误;Cu与稀HNO3反应生成NO,C项错误;MnO2与浓盐酸反应制取Cl2需要加热,D项错误。
【答案】 B
.(2016·安徽名校第一次联考,11)用如图装置制取少量某无色气体,则X内的药品应是( )
A.铜和稀硝酸B.铜和浓硝酸
C.碳酸钙与稀硫酸D.亚硫酸钠和浓硫酸
答案:
D
该装置适于固体和液体不加热反应制取可用向上排空气法收集的气体。
A项,生成的NO不能用向上排空气法收集;B项,生成的NO2为红棕色;C项,CaCO3与稀硫酸反应,由于生成的CaSO4为微溶物,附着在CaCO3固体表面而影响反应的顺利进行;D项,生成SO2,符合题意。
.(2015·苏北四市一模,5)下列装置用于实验室中制取干燥氨气的实验,能达实验目的的是( )
A.用装置甲制备氨气
B.用装置乙除去氨气中少量水
C.用装置丙收集氨气
D.用装置丁吸收多余的氨气
答案:
D
A项,装置甲制备氨气反应产生水,大试管应略往下倾斜,故错误;B项,浓硫酸会吸收氨气,故错误;C项,装置丙收集氨气无出气口,故错误;D项,装置丁吸收多余的氨气可以防止倒吸,故正确。
.(2015·安徽江淮名校第二次联考,12)下列实验方案不能达到实验目的的是( )
A.图A装置用Cu和浓硝酸可制取NO
B.图B装置可用于实验室制备Cl2
C.图C装置可用于实验室制取乙酸乙酯
D.图D装置可用于实验室分离CO和CO2
答案:
C
A项,Cu和浓硝酸反应生成NO2,NO2可以与水反应生成NO,故可以用此装置制取NO,正确;B项,高锰酸钾具有强氧化性,在常温就可以把浓盐酸氧化为氯气,故可用于实验室制备Cl2,正确;C项,产生的乙酸乙酯在强碱性溶液中可以完全水解,故不能用烧碱吸收,错误;D项,CO2可以先被碱液吸收,在球胆中收集CO气体,再通过分液漏斗向试剂瓶中加入酸液,CO2即可放出,可用于实验室分离CO和CO2,正确。
.(2015·山西四校联考,13)完成下列实验所选择的装置或仪器(夹持装置部分已略去)正确的是( )
选项
A
B
C
D
实验
分离Na2CO3溶液和CH3CH2OH
除去Cl2中含有的少
量HCl
做Cl2对NaOH
溶液的喷
泉实验
制取少量氨气
装置或仪器
答案:
C
A项,乙醇是易溶于水的,故不能用分液的方法进行分离,错误;B项,氯气溶于水后也能与碳酸氢钠反应,且易混入CO2气体,故氯气中的氯化氢不能用碳酸氢钠溶液进行除杂,错误;C项,氯气能与氢氧化钠反应,可以用于喷泉的发生,正确;D项,在进行氨气的收集时,应用双孔塞或不用塞子,错误。
.(2015·山东烟台质检,10)下列实验不合理的是( )
答案:
B
NH3·H2O滴加到生石灰上发生反应CaO+NH3·H2O===NH3↑+Ca(OH)2,A正确;乙醇与乙酸乙酯互溶,用分液的方法无法分离,B错误;电解精炼铜,粗铜作阳极,纯铜作阴极,采用铜盐溶液作电解液,C正确;通过气球膨胀证明氯化氢极易溶于水,D正确。
.茶叶中铁元素的检验可经过以下四个步骤完成:
将茶叶灼烧灰化→用浓硝酸溶解茶叶灰→过滤得到滤液→检验滤液中的Fe3+。
下图是可能用到的实验用品。
有关该实验的说法中不正确的是( )
A.第一步需选用仪器①、②和⑨,①的名称叫坩埚
B.第二步用浓硝酸溶解茶叶并加蒸馏水稀释,选用④、⑥和⑦
C.要完成第三步,需选用④、⑤和⑦,除夹持仪器外还缺滤纸
D.第四步,若滤液中含有Fe3+,加入⑧中的溶液后滤液会显红色
答案:
B
A项,将茶叶灼烧灰化,应在坩埚中加热,用到的仪器有①、②和⑨,必要时还可用到三脚架或铁架台等,正确;B项,用浓硝酸溶解茶叶灰并加蒸馏水稀释,应在烧杯中进行,可用玻璃棒搅拌,不用容量瓶,错误;C项,过滤时用到④、⑤和⑦及滤纸,正确;D项,检验滤液中的Fe3+,可用胶头滴管取少量滤液于小试管中,用KSCN溶液检验,用到的仪器有试管、胶头滴管和滴瓶等,即③、⑧、⑩,正确。
.下列与实验相关的叙述中,正确的是( )
A.加热NH4Cl晶体时,将湿润的红色石蕊试纸靠近试管口,检验NH3的生成
B.向某溶液中加入足量盐酸酸化,无现象,再加入BaCl2溶液,有白色沉淀生成,说明原溶液中存在SO
C.取少量溶液X,向其中加入适量新制氯水,再加几滴KSCN溶液,溶液变红,说明X溶液中一定含有Fe2+
D.用饱和碳酸钠溶液除去二氧化碳中的氯化氢
答案:
B
A项,加热氯化铵固体,氯化铵分解生成氨气和氯化氢,当温度较低时,氯化氢和氨气又反应生成氯化铵,所以得不到氨气,错误;C项,溶液X中应先滴KSCN溶液,不呈红色,再滴入适量新制氯水,溶液变红,才能说明X溶液中一定含有Fe2+,错误;D项,碳酸钠既能和盐酸反应,也能和CO2反应,应用饱和碳酸氢钠溶液,错误。
.下列实验不能达到目的的是( )
A.向25mL沸水中滴加5~6滴稀的FeCl3溶液制备氢氧化铁胶体
B.只用少量水就可鉴别Na2CO3和NaHCO3固体
C.用FeSO4、NaOH和盐酸等试剂在空气中可以制备纯净的FeCl3溶液
D.用NaOH溶液和盐酸可除去MgCl2溶液中混有的AlCl3
答案:
A
A项,制备氢氧化铁胶体时,应将小烧杯中25mL蒸馏水加热至沸腾,向沸水中逐滴加入5~6滴氯化铁饱和溶液,继续煮沸至溶液呈红褐色,停止加热,错误;B项,NaHCO3的溶解度较小,故可以用少量水鉴别,正确;C项,FeSO4中+2价的铁能被空气中的氧气氧化为+3价的铁,过量的盐酸可以防止+3价的铁水解,故可以用FeSO4、NaOH和盐酸等试剂在空气中制备纯净的FeCl3溶液,正确;D项,除去MgCl2溶液中混有的AlCl3,先向溶液中加入过量氢氧化钠溶液,反应的离子方程式为:
Al3++4OH-===AlO
+2H2O;Mg2++2OH-===Mg(OH)2↓;过滤可得到氢氧化镁沉淀,然后向沉淀中加入适量的稀盐酸,使氢氧化镁转化为MgCl2,正确。
.下列根据实验操作和现象所得出的结论,正确的是( )
选项
实验操作
实验现象
结 论
A
向某钠盐溶液中滴加稀硫酸
产生能使石灰水变浑浊的气体
该溶液一定含有CO
或HCO
B
KIO3溶液中加入HI溶液,并加入淀粉
溶液变蓝色
KIO3的氧化性比I2强
C
向Na2S溶液中滴加盐酸
产生臭鸡蛋气味的气体
氯的非金属性比硫的强
D
CO还原Fe2O3得到的黑色固体加入盐酸溶解后,再加入KSCN溶液
溶液不显红色
黑色固体中无Fe3O4
答案:
B
A项,能使石灰水变浑浊的气体有CO2和SO2,所以该溶液中可能有CO
、HCO
、SO
、HSO
,错误;C项,气态氢化物酸性强弱不能作为非金属性强弱的判据,错误;D项,可能发生Fe3O4+8H+===2Fe3++Fe2++4H2O,Fe+2Fe3+===3Fe2+,错误。
.固体粉末X中可能含有Cu、FeO、Fe2O3、NaHCO3、Na2CO3、Na2S2O3、NaAlO2中的若干种。
某化学兴趣小组为确定该固体粉末的成分,现取X进行连续实验,实验过程及现象如下:
已知:
HCO
+AlO
+H2O===Al(OH)3↓+CO
下列说法正确的是( )
A.气体乙和气体丙都为纯净物
B.固体粉末X中一定含有FeO、Na2S2O3、NaAlO2,可能含有Na2CO3、NaHCO3
C.溶液丁中的阳离子一定只含H+、Fe2+
D.溶液甲中一定含有AlO
,可能含有CO
答案:
D
使澄清石灰水变浑浊,乙可能是二氧化碳或二氧化硫或二者混合物,A错误;根据溶液丁能使酸性高锰酸钾溶液褪色,X中一定含有FeO;溶液甲加入足量盐酸产生沉淀说明一定含有Na2S2O3;溶液乙与碳酸铵反应产生沉淀、气体说明发生水解相互促进反应,溶液乙含有
Al3+,从而说明X中一定含有NaAlO2,一定不含NaHCO3(HCO
与AlO
不共存),B错误;从以上分析可知溶液丁中的阳离子一定含H+、Fe2+,可能含Fe3+,故C错误;从以上分析可知溶液甲中一定含有AlO
,可能含有CO
,D正确。
.关于下列图示的说法中正确的是( )
A.图①装置用于分离沸点相差较大的互溶液体混合物
B.图②装置用于研究不同催化剂对反应速率的影响
C.图③中电流计的指针不发生偏转
D.对反应:
A(s)+2B(g)
xC(g),根据图④可以求出x=2
答案:
D
图①装置分离沸点相差较大的互溶液体,温度计水银球应该在支管口处,A错误;用图②装置研究不同催化剂对反应速率的影响,H2O2浓度应相同,B错误;图③装置形成原电池,电流计的指针会发生偏转,C错误;由图④可知,参加反应的B与生成的C物质的量相等,因此x=2,D正确。
.下列操作正确的是( )
A.只有②B.②③
C.③④D.全部错误
答案:
A
过滤操作中应用玻璃棒引流,且漏斗下端管口应紧靠烧杯内壁,①错误;分离固体NaCl和碘单质可以采用升华的方法,②正确;稀释浓硫酸时应“酸入水,沿器壁,慢慢倒,不断搅”,不应用玻璃棒引流,且配制溶液时不能在量筒中进行,③错误;胶头滴管在滴加液体时不能伸入容器内,④错误。
.下列混合物的除杂方法与发生反应的类型均正确的是( )
混合物
加入试剂或方法
反应类型
A
除去O
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- 常见 气体 制备