【www.doubiweb.com--党团知识】
第四节 常见气体的制备
题号 1 2 3 4 5 6 7 8
答案
一、单项选择题
1．(2012•重庆高考)对实验：①中和滴定、②中和热的测定、③实验室制备乙烯、④乙酸乙酯的制取，叙述正确的是( )
A．①④必须加热 B．②③必须隔热
C．①②必须用指示剂 D．③④必须用催化剂
2．(2012•温州模拟)下列装置所示的实验不能达到目的的是( )
3．(2012•北京朝阳区期末)绿色化学的核心就是从源头上减少和消除工业生产对环境的污染。下列实验改动后符合绿色化学理念的是( )
实验名称 改动前的实验 改动后的实验
A 萃取 用汽油做萃取剂萃取溴水中的溴 将汽油改为苯
B 电解水 纯水直接通电 往水中加入少量稀硫酸后再通电
C 实验室制氢气 用纯锌和稀硫酸反应 将粗锌代替纯锌
D 铜和稀硝酸反应制取NO 用铜片和稀硝酸反应 将铜片改为可调节高度的铜丝
4.(2012•邹城模拟)做完铜与浓硝酸反应的实验后，同学们发现圆底烧瓶中溶液呈绿色，而不显示蓝色，甲同学认为是该溶液中硝酸铜的质量分数较高导致的，而乙同学认为是该溶液中溶解了生成的气体，同学们分别设计了以下4个实验来判断两种看法是否正确，这些方案中不可行的是( )
A．加热该绿色溶液，观察颜色变化
B．加水稀释绿色溶液，观察颜色变化
C．向该绿色溶液中通入氮气，观察颜色变化
D．向饱和硝酸铜溶液中通入浓硝酸与铜反应产生的气体，观察颜色变化
5．(2012•河南调研)下图是制取、干燥和收集某气体的实验装置，可用于( )
A．用Cu与稀HNO3反应制NO
B．用NaOH固体与浓氨水反应制NH3
C．用Fe与稀H2SO4反应制H2
D．用MnO2与浓HCl反应制Cl2
6．(2012•长春模拟)铁和氧化铁的混合物共a mol，加盐酸后固体全部溶解，共收集到b mol氢气，且向反应后的溶液中加入KSCN溶液不显红色，则原混合物中铁的物质的量为( )
A.12(a＋b) mol B．(a－b) mol
C.12(a－b) mol D．(a＋b) mol
二、双项选择题
7．(2012•无锡一模)用以下三种途径来制取相等质量的硝酸铜：(1)铜跟浓硝酸反应；(2)铜跟稀硝酸反应；(3)铜先跟氧气反应生成氧化铜，氧化铜再跟硝酸反应。以下叙述中正确的是( )
A．三种途径所消耗的铜的物质的量相等
B．三种途径所消耗的硝酸的物质的量相等
C．所消耗的铜的物质的量是：途径(3)>途径(1)>途径(2)
D．所消耗的硝酸的物质的量是：途径(1)>途径(2)>途径(3)
8．下图是一套实验室制气装置，用于发生、干燥和收集气体。下列各组物质中能利用这套装置进行实验的是( )
A．铜屑和浓硝酸
B．二氧化锰和浓盐酸
C．电石和水
D．碳酸钙和稀盐酸
三、非选择题
9．某化学研究性学习小组为了探究在全封闭状态下制备Cl2，同时证明氯气的某些性质，甲同学设计了如图所示的实验装置。
(1)按如图连接好装置后，第一步操作是___________________；
实验开始，打开止水夹a、c，缓慢推动注射器A的活塞，将浓盐酸按1滴/秒的速率逐滴滴入到青霉素药剂瓶C中，当产生黄绿色气体，关闭止水夹c，打开止水夹b，进行相关性质实验探究。按要求回答下列问题(假设实验中气体能满足实验的需要)。
(2)写出青霉素药剂瓶C中反应的化学反应方程式
______________________。
(3)青霉素药剂瓶D盛放浓硫酸，青霉素药剂瓶E和F中出现的现象分别是________和______________，原因为
____________________________________。
(4)青霉素药剂瓶G的变化：先产生黄色浑浊，后溶液又逐渐变澄清，用离子反应方程式说明其原因：
①__________________________；②________________________________________________________________________。
(5)若乙同学观察到药剂瓶I中产生白色沉淀，为了确定最终通入AgNO3溶液中的气体只有一种，乙同学提出在H与I两个装置之间再加一个装置。你认为该装置中应放入_________________________
(填写试剂或用品名称)。
(6)实验结束后应打开止水夹______、关闭止水夹______。
10．(2012•山东高考)实验室采用MgCl2、AlCl3的混合溶液与过量氨水反应制备MgAl2O4，主要流程如下：
(1)为使Mg2＋、Al3＋同时生成沉淀，应先向沉淀反应器中加入________(填“A”或“B”)，
再滴加另一反应物。
(2)如右图所示，过滤操作中的一处错误是_________________。
(3)判断流程中沉淀是否洗净所用的试剂是________。高温焙烧时，用于盛放固体的仪器名称是________。
(4)无水AlCl3(183 ℃升华)遇潮湿空气即产生大量白雾，实验室可用下列装置制备。
装置B中盛放饱和NaCl溶液，该装置的主要作用是______。F中试剂的作用是__________________________________________。
用一件仪器装填适当试剂后也可起到F和G的作用，所装填的试剂为____________。
11．(2013•潞河中学期中检测)过碳酸钠(2Na2CO3•3H2O2)是一种集洗涤、漂白、杀菌于一体的氧系漂白剂。某兴趣小组制备过碳酸钠的实验方案和装置示意图如下：
已知：
主反应：2Na2CO3(aq)＋3H2O2(aq)===2Na2CO3•3H2O2(s) ΔH< 0
副反应：2H2O2===2H2O＋O2↑
滴定反应：6KMnO4＋5(2Na2CO3•3H2O2)＋19H2SO4===3K2SO4＋6MnSO4＋10Na2SO4＋10CO2 ↑＋15O2↑＋
34H2O
50 ℃时，2Na2CO3•3H2O2(s)开始分解。
请回答下列问题：
(1)图中支管的作用是______________。
(2)步骤①的关键是控制温度，其措施有______________、______________和______________。
(3)在滤液X中加入适量NaCl固体或无水乙醇，均可析出过碳酸钠，原因是________________________________。
(4)步骤③中选用无水乙醇洗涤产品的目的是_______________。
(5)下列物质中，会引起过碳酸钠分解的有________。
A．Fe2O3 B．CuO
C．Na2SiO3 D．MgSO4
(6)准确称取0.200 0 g过碳酸钠于250 mL 锥形瓶中，加50 mL 蒸馏水溶解，再加50 mL 2.0 mol•L－1 H2SO4，用2.000×10－2 mol•L－1 KMnO4标准溶液滴定至终点时消耗30.00 mL，则产品中H2O2的质量分数为________。
12．(2012•北京海淀区一模)某化学课外活动小组通过实验研究NO2的性质。
已知：2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O。
任务1：利用下图所示装置探究NO2能否被NH3还原(K1、K2为止水夹，夹持固定装置略去)。
(1)E装置中制取NO2反应的化学方程式是
__________________________________________。
(2)若NO2能够被NH3还原，预期观察到C装置中的现象是
____________________________。
(3)实验过程中，未能观察到C装置中的预期现象。该小组同学从反应原理的角度分析了原因，认为可能是：
①NH3还原性较弱，不能将NO2还原；②在此条件下，NO2的转化率极低；③_____________________________________。
(4)此实验装置存在一个明显的缺陷是____________________。
任务2：探究NO2能否与Na2O2发生氧化还原反应。
(5)实验前，该小组同学提出三种假设。
假设1：二者不反应；
假设2：NO2能被Na2O2氧化；
假设3：______________________________。
(6)为了验证假设2，该小组同学选用任务1中的B、D、E装置，将B中的药品更换为Na2O2，另选F装置(如上图所示)，重新组装，进行实验。
①装置的合理连接顺序是(某些装置可以重复使用)______。
②实验过程中，B装置中淡黄色粉末逐渐变成白色。经检验，该白色物质为纯净物，且无其他物质生成。推测B装置中反应的化学方程式为______________________________________。
参考答案
1．解析：本题考查中学化学中重要化学实验的操作方法及试剂的选择与作用。酸与碱在常温下发生中和反应，中和滴定不需要加热，可通过滴加酚酞或甲基橙(不用紫色石蕊试液)引起溶液颜色的变化来确定反应终点。中和热是指强酸与强碱在稀溶液中发生中和反应生成1 mol H2O时所放出的热量，故中和热的测定不需加热，为了测定反应放出的热量必须在保温、隔热的条件下进行。实验室制备乙烯时，需用酒精灯加热到170 ℃，而不是隔热，同时用浓H2SO4作催化剂、脱水剂；制乙酸乙酯时浓H2SO4作催化剂、脱水剂，还必须加热。综合以上分析①不加热，④加热，故A错；②隔热，③用酒精灯加热，故B错；①用指示剂，②不用指示剂，故C错；③④均用浓H2SO4作催化剂，D正确。
答案：D
2．解析：A项使用长颈漏斗无法收集到气体；B项可以通过U型管中红墨水液面的变化来说明试管内气体压强的变化，进而证明Na与H2O反应的热效应；C项在小试管内看到浑浊(有S生成)即可证明氧化性：KMnO4、Cl2、S依次减弱；D项操作因NH4Cl受热易分解成HCl与NH3，HCl与NH3在烧瓶上又重新化合生成NH4Cl，从而达到分离SiO2与NH4Cl的目的。
答案：A
3．解析：A项，汽油含有不饱和烃，易与溴发生加成反应，将汽油改为苯作萃取剂，使实验效果更好，不是从绿色化学理念角度考虑；B项，纯水导电性很弱，电解很慢，向水中加入少量稀硫酸，增强水的导电性，不是从绿色化学角度考虑；C项，纯锌与稀硫酸反应慢，用粗锌代替纯锌，粗锌中含有铜等没有锌活泼的金属杂质，在稀硫酸中构成微小原电池，加快锌失去电子，从提高化学反应速率角度考虑；D项，铜片改为可调节高度的铜丝，与稀硝酸反应时，可以及时调节铜丝的高度，让反应随时发生和随时停止，节省药品，减少污染物排放，从绿色化学理念角度考虑，D项正确。
答案：D
4．解析：加水稀释时，溶液中的溶质和所溶气体的量没有改变，浓度均减小，故不能判断。
答案：B
5．解析：A项，NO不能用排空气法收集，错误；B项，NH3不能用浓H2SO4干燥，错误；D项，Cl2制取时需加热且收集时应长管进气，短管出气，错误；只有C项，H2制取、干燥、收集全符合，正确。
答案：C
6．解析：Fe发生的反应可表示为Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑和Fe＋Fe2O3＋6H＋===3Fe2＋＋3H2O，故参加第一个反应的铁的物质的量为b mol，参加第二个反应的铁的物质的量为a－b2 mol，则铁的总物质的量为b mol＋a－b2 mol＝12(a＋b) mol。
答案：A
二、双项选择题
7．解析：按元素守恒，生成相同量的硝酸铜所消耗铜的量相同，但所消耗硝酸的量不同，途径(3)所消耗硝酸的量最少，途径(1)所消耗硝酸的量最多。
答案：AD
8．解析：该实验的特点为气体发生装置没用加热装置，在常温下进行，生成气体可用浓硫酸干燥，气体可用向上排空气法收集，以此来解答题目。A项，铜屑和浓硝酸在常温下可反应，生成二氧化氮气体可用浓硫酸干燥，密度比空气大，用向上排空气法收集，故A正确；B项，二氧化锰和浓盐酸应在加热条件下反应，故B错误；C项，电石和水反应生成乙炔，具有还原性，不能用浓硫酸干燥，故C错误；D项，碳酸钙和稀盐酸生成二氧化碳气体，可用浓硫酸干燥，密度比空气大，用向上排空气法收集，故D正确。
答案：AD
三、非选择题
9．解析：(1)一般来说，凡涉及气体的实验装置均应检查装置的气密性；(5)从实验者的意图看，最后通入I中的气体应为单一的氯化氢气体，H中四氯化碳吸收了氯气，为验证氯气已经全部被吸收，故应在H与I之间增加一个检验氯气的装置，可用湿润的淀粉KI试纸或湿润的有色布条，其现象应不变色或不褪色；(6)实验结束后需要处理尾气，故应打开止水夹c，关闭止水夹a、b。
答案：(1)检查装置的气密性
(2)2KMnO4＋16HCl===2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O
(3)干燥的有色布条不褪色 紫色石蕊试液先变红后褪色 氯气无漂白性，氯气与水反应生成的次氯酸有漂白性(或湿润的氯气有漂白性)
(4)①S2－＋Cl2===S＋2Cl－ ②S＋2Cl2＋2H2O===SO2＋4Cl－＋4H＋
(5)湿润的淀粉-KI试纸(或湿润的有色布条)(其他合理答案也可)
(6)c a、b
10．解析：(1)Mg2＋、Al3＋同时生成沉淀，则先加入氨水；(2)过滤时漏斗末端没有紧靠烧杯内壁；(3)检验沉淀是否洗净可向洗涤液中加入AgNO3溶液，观察是否有沉淀产生。高温焙烧在坩埚中进行；(4)装置B中饱和NaCl溶液除去氯气中的HCl，F盛装浓硫酸，防止水蒸气进入E中。用干燥管盛装碱石灰可起到F和G的作用。
答案：(1)B (2)漏斗下端尖嘴未紧贴烧杯内壁
(3)AgNO3溶液(或硝酸酸化的AgNO3溶液) 坩埚
(4)除去HCl 吸收水蒸气 碱石灰(或NaOH与CaO混合物)
11．解析：(1)恒压滴液漏斗一般用于封闭体系，恒压滴液漏斗的支管是为了使反应体系的压力不会由于滴加液体而增加。如果没有支管，反应体系只有一个口的话，不断加液体就会造成反应体系压力增加，会使液体滴不下来。所以支管的作用是平衡压强；(2)由于50 ℃时，2Na2CO3•3H2O2(s)开始分解，所以步骤①(控温反应)的关键是控制温度，由于主反应是放热反应，所以控制温度的措施有：采用冷水浴、不断搅拌使反应产生的热量快速地散去，缓慢地滴加H2O2溶液，使反应缓慢进行、缓慢放热；(3)滤液X主要是过碳酸钠溶液，加入固体NaCl(电解质)或无水乙醇，能降低过碳酸钠的溶解度，使过碳酸钠析出(盐析作用或醇析作用)；(4)步骤③是洗涤，选用无水乙醇洗涤产品的目的是：为了冲洗去固体表面的水分，有利于干燥，可以防止产品溶解，降低产率；(5)Fe2O3、CuO是使H2O2 分解的催化剂，分析过碳酸钠的组成2Na2CO3•3H2O2，可以推知Fe2O3、CuO它们也会引起过碳酸钠分解。
(6)根据关系式： 6KMnO4 ～ 5(2Na2CO3•3H2O2)
6 mol 5 mol
(2.000×10－2 mol•L－1×30.00 mL×10－3) n
n(2Na2CO3•3H2O2)＝0.000 5 mol，
m(2Na2CO3•3H2O2)＝0.000 5 mol×314 g•mol－1＝0.157 g，
m(H2O2)＝0.157 g×3H2O22Na2CO3•3H2O2＝0.157 g×102314＝0.051 g，
w(H2O2)＝0.051 g0.157 g×100%＝32.5%。
答案： (1)平衡压强
(2)冷水浴 不断搅拌 缓慢滴加H2O2溶液
(3)降低产品的溶解度(盐析作用或醇析作用)
(4)洗去水分，利于干燥
(5)AB
(6)32.50%
12．解析：铜和浓硝酸反应的方程式为Cu＋4HNO3(浓)=== Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O，若NO2能够被NH3还原，NO2的量减少，所以红棕色变浅，未能观察到C装置中的预期现象有可能是反应速率极慢。NO2为大气污染物，不能直接通到空气中。二氧化氮中氮为＋4价，既可以升高，又可以降低，而过氧化钠中氧为－1价，既可以降至－2价，也可以升至0价，也就是说二氧化氮和过氧化钠都有氧化性、还原性，由此提出假设：NO2能被Na2O2还原。
答案：(1)Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O
(2)C装置中混合气体颜色变浅
(3)在此条件下，该反应的化学反应速率极慢
(4)缺少尾气吸收装置
(5)NO2能被Na2O2还原
(6)①EDBDF(或EDBF)
②2NO2＋Na2O2===2NaNO3