高考化学备考学易黄金易错点专题27常见气体制备的发生装置与收集解析版

高考化学备考学易黄金易错点专题27常见气体制备的发生装置与收集解析版

【易错雷区，步步为赢】 1．下图装置可用于制取、提纯并收集表格中的四种气体(a、b、c 表示相应仪器中加入的试剂)，其中 可行的是 选项 气体 a b c A NO2 浓硝酸 铜片 NaOH 溶液 B SO2 浓硫酸 Cu 酸性 KMnO4 溶液 C NH3 浓氨水 生石灰 碱石灰 D CO2 稀硝酸 CaCO3 浓硫酸 【答案】 D 2. 根据下图所示的实验装置回答问题： (1)实验室用高锰酸钾制取比较干燥的氧气应选用的发生装置是________(填序号，下同)，收集装置为 ________。 (2)实验室用双氧水制取并收集较纯的氧气时应选用的发生装置是________，收集装置为________。 (3)实验室用氯化铵与熟石灰两种固体加热制取氨气，氨气的密度比空气的小，极易溶于水。推断：实 验室制取氨气应选用的发生装置为________，收集装置为________。 (4)利用废弃的可乐瓶和底部有小孔的试管(试管小孔处事先放有一缝隙很小的铜网)组成制取氧气的装 置(如图所示)。 该装置中 A 中应盛放________，B 中应放进________，若使正在发生的反应停止，可以通过________ 来实现。 答案：(1)A D (2)B C (3)A E (4)H2O2 溶液 MnO2 粉末 将试管提出液面 3.下列选用的实验仪器或实验装置符合实验要求且安全的是( ) A B C D 制备 Fe(OH)2 实验室制备少量二氧化 碳 实验室制备 NO2 测量甲烷体积 【答案】 B 4．下列制备和收集气体的实验装置合理的是( ) A．用氯化铵和氢氧化钙固体制 NH3 B．用铜片和稀硝酸制 NO C．用锌粒和稀硫酸制 H2 D．用双氧水和二氧化锰制 O2 答案：D 5. 某学生想利用图中所示装置(烧瓶位置不能移动)收集下列气体：①H2、②Cl2、③CH4、④HCl、⑤NH3、 ⑥NO、⑦NO2、⑧SO2，下列操作正确的是( ) A．烧瓶是干燥的，由 A 进气收集①③⑤ B．烧瓶是干燥的，由 B 进气收集②④⑥⑦⑧ C．在烧瓶中充满水，由 A 进气收集①③⑤⑦ D．在烧瓶中充满水，由 B 进气收集⑥ 答案：A 6．检查装置气密性是化学实验中的重要操作之一。按要求回答下列问题： (1)下列关于不进行气密性检查可能导致后果的叙述中，正确的是________。 A．收集不到气体 B．造成环境污染 C．观察到的实验现象有误 D．引发爆炸事故 (2)为检查如图所示简易气体发生装置的气密性，甲、乙两位同学进行了以下操作和方案设计： ①甲同学认为，只要往漏斗中加水，便可检验其气密性是否良好。经检验，他的方案可行，则甲同学 的操作方法、现象和结论是 ________________________________。 ②乙同学设计的方案是：往漏斗中注入一定量的水至浸没长颈漏斗下端。关闭活塞，用手捂住试管中 上部，待漏斗中液面上升一定高度，打开活塞让液面回落后，迅速关闭活塞，松开手，见漏斗中液面 低于试管中液面且不再升降，说明气密性良好。乙同学设计方案的原理是 __________________________________________。 答案：(1)ABCD (2)①关闭活塞，通过长颈漏斗向试管中加水至长颈漏斗中液面高于试管中液面，停止加水，若液面差 保持不变，说明气密性良好 ②在装置不漏气的情况下，试管上部空间中气体压强小于大气压，故有“漏斗中液面低于试管中液面且 不再升降”的现象 7．根据硫化氢气体的实验室制法和性质完成下列填空。 (1)若用启普发生器制取硫化氢气体，则制取气体的原料可选用________。 a．稀硫酸与硫化亚铁 b．稀硝酸与硫化亚铁 c．稀硫酸与硫化钠 d．稀盐酸与硫化亚铁 (2)现要组装一套可以控制硫化氢气体产生速率的装置，请在下图中选择合适的仪器： ________(填编号)。 (3)如图，在一个充满氧气的集气瓶中加入少量品红稀溶液，点燃硫化氢气体。在火焰自动熄灭后，停 止通入气体，瓶内可观察到的现象是 __________________________________________________________。 (4)在上述集气瓶中继续通入硫化氢气体，振荡，发生反应的化学方程式为： __________________________________________________，反应过程中，溶液的 pH________(填“变 大”、“变小”或“不变”)。 (5)点燃不纯的硫化氢气体可能会发生爆炸，为了防止意外，可连接一个安全装置。下图的装置能起到 此作用的是________。 (6)已知硫化氢气体在空气中的体积分数为 4.3%～45.5%时会发生爆炸。当硫化氢气体在空气中的体积 分数为 30%时，其爆炸产物是________________________________________________________。 答案：(1)ad (2)②③④ (3)品红溶液褪色；瓶壁有淡黄色粉末和无色的小液滴 (4)SO2＋ 2H2S===3S↓＋2H2O 变大 (5)b (6)S、H2O 8．某校化学实验兴趣小组欲采用如图所示的实验装置制备 Cl2，同时进行与氯气有关的某些实验，按 要求回答问题。 (1)A 是浓盐酸，B 是二氧化锰，将 A 滴入 B 中发生反应的离子方程式为 _________________________________________________________________________。 (2)甲同学用含有 0.2 mol HCl 的浓盐酸与足量的 MnO2 反应制 Cl2，结果制得的 Cl2 体积(标准状况下) 小于 1.12 L，这是由于反应过程中盐酸浓度变小造成的。请列举导致盐酸浓度变小的原因： ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)丙同学将纯净的 Cl2 通入一定量石灰乳中来制取漂白粉，若通入 224 mL(标准状况下)Cl2 完全反应， 则反应过程中转移电子的物质的量为 ________________________________________________________________________。 答案：(1)MnO2＋4H＋＋2Cl－===== △ Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O (2)①氯化氢挥发；②反应生成水；③反应消耗 HCl (3)0.01 mol 9．某化学兴趣小组设计了用铜和浓硫酸制取 SO2，并依次检验 SO2 具有酸性氧化物的性质和还原性、 漂白性、氧化性的实验，所用仪器如图所示(图中连接胶管、夹持和加热装置省略)： 请回答下列问题： (1)上述装置的接口连接顺序依次是________(填导管接口字母)。 (2)装置 A 中发生反应的化学方程式是________。 (3)证明 SO2 具有氧化性的现象是________；证明 SO2 具有还原性的实验中，反应的离子方程式是 ________________________________________。 (4)C 试管中 NaOH 溶液的作用是________，CCl4 的作用是________。 (5)某同学根据以上研究成果，提出了用石灰石—石膏湿法烟气脱硫工艺来降低含硫燃料燃烧排放的 SO2，同时获得熟石膏(CaSO4·2H2O)且保护了环境。 ①该工艺利用了 SO2 的什么性质？________。 ②写出该工艺的化学方程式________。 ③某电厂用煤 300 t(煤中所含硫的质量分数为 2.5%)，若燃烧时煤中的硫全部转化成二氧化硫，石灰石 —石膏湿法烟气脱硫中有 96%的硫转化为熟石膏，则可生产熟石膏________吨。 答案：(1)a→f→e→c→b→g→h→d (2)Cu＋2H2SO4(浓)===== △ CuSO4＋SO2↑＋2H2O (3)E 试管中溶液变浑浊 SO2＋Br2＋2H2O===SO42－＋2Br－＋4H＋ (4)吸收未反应完的 SO2，以免污染空气 防止溶液倒吸 (5)①酸性、还原性 ②2CaCO3＋2SO2＋O2＋4H2O===2(CaSO4·2H2O)＋2CO2 ③38.7 【名师点睛，易错起源】 易错起源 1、常见气体制备的发生装置与收集 例 1．实验室制备 H2 和 Cl2 通常采用下列反应： Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑，MnO2＋4HCl(浓)===== △ MnCl2＋Cl2↑＋2H2O。 据此，从下列所给仪器装置中选择制备并收集 H2 的装置________(填代号)和制备并收集干燥、纯净 Cl2 的装置________(填代号)。可选用制备气体的装置： 【答案】e d 【名师点睛】 1．常见气体制备的发生装置 实验室制备气体发生装置选择的依据是反应物的状态及反应条件。 反应装 置类型 反应装置图 适用气体 操作注意事项 固、固 加热型 O2、 NH3 等 ①试管要干燥 ②试管口略低于试管底 ③加热时先均匀加热再固定加热 固、液 加热型 或液、 液加热 型 Cl2、 HCl 等 ①烧瓶加热时要隔石棉网 ②反应物均为液体时，烧瓶内要加碎 瓷片 固、液 不加热 型 H2、 CO2、 SO2、 NO、 NO2 等 ①使用长颈漏斗时，要使漏斗下端插 入液面以下 ②启普发生器只适用于块状固体和液 体反应，且气体不溶于水 ③使用分液漏斗既可以增强气密性， 又可控制液体滴加速度 2.气体的收集方法 确定气体的收集方法时要考虑气体的密度、溶解性、稳定性。 收集方 法 排水法 向上排空气法 向下排空气法 收集 原理 收集的气体不与水反 应或难溶于水 收集的气体密度比空气大， 且与空气密度 相差较大 收集的气体密度比 空气小，且与空气 密度相差较大 收集 装置 适用的气体 H2、O2、NO、CH4、 C2H4 Cl2、HCl、CO2、NO2、H2S、 SO2 H2、NH3 【锦囊妙计，战胜自我】 (1)启普发生器具有随开随用、随关随停的特点，实验室中没有启普发生器时，我们可以设计如下装置。 (2)刚开始排出的气体不能收集，只有当气体连续并比较均匀地放出时才能收集，否则收集的气体中混 有空气。 易错起源 2、气体的净化及尾气的吸收 例 2．工业尾气中的氮氧化物常用氨催化吸收法，原理是 NH3 与 NOx 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。 (一)提供的装置 (二)NH3 的制取 (1)下列有关实验室制备气体的说法正确的是________(填序号)。 ①可以用排饱和食盐水的方法收集氯气 ②用赤热的炭与水蒸气反应制取氢气 ③实验室制氧气 有时需要加热，有时不需要加热 ④用无水氯化钙干燥氨气 ⑤用浓盐酸洗涤高锰酸钾分解制氧 气的试管 (2)从所提供的装置中选取一个能制取氨气的装置：________(填序号)。 (3)当采用你所选用的装置制取氨气时，相应反应的化学方程式是 ________________________________________________________________________。 (三)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： (4)A 中反应的离子方程式为_________________________________________。 (5)装置 D 的作用有：使气体混合均匀、调节气流速度，还有一个作用是 ________________________________________________________________________。 (6)D 装置中的液体可换成________(填序号)。 a．CuSO4 b．H2O c．CCl4 d．浓硫酸 (7)该同学所设计的模拟尾气处理实验还存在的明显缺陷是_________________________________。 【思路点拨】 这是一道以实验基本操作考查为主的实验题。第(2)(3)问具有一定的开放性。制备某种 物质可能有不止一种方法，可根据需要的条件选择恰当的方法，如实验室制备氨气一般会选用浓氨水 法，又如制氧气，可以用 KClO3、MnO2 混合加热法，也可以用 KMnO4 加热法，还可以用双氧水分解 法。 【答案】 (1)①③⑤ (2)C(或 G) (3)2NH4Cl＋Ca(OH)2===== △ 2NH3↑＋CaCl2＋2H2O(或 NH3·H2O===== △ NH3↑＋H2O) (4)3Cu＋2NO3 －＋8H＋===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O (5)防止 NH3 发生倒吸 (6)c (7)NO 尾气直接排放，没有进行处理 【名师点睛】 1．气体的净化 (1)净化原则：不减少被净化气体的量，不引入新的杂质，操作简便，易于分离。 (2)气体的净化装置与净化方法 ①易溶于水或能与水反应不生成其他气体的杂质用水吸收。 如 H2(HCl)、N2(NH3)、NO(NO2)(括号内为杂质气体，下同)，可将混合气体通过盛水的 a 来除去杂质 气体。 ②酸性杂质用碱性吸收剂、碱性杂质用酸性吸收剂来吸收。如 CO(CO2)，可将混合气体通过盛 NaOH 溶液的 a 或盛碱石灰的 b 或 c 或 d 来除去杂质。 ③还原性杂质，可用氧化性较强的物质来吸收或转化；氧化性杂质，可用还原性较强的物质来吸收。 例如 CO2(CO)，可将混合气体通过盛灼热 CuO 的 e 来除去杂质。 ④选用能与气体中的杂质反应生成难溶性物质或可溶性物质的试剂做吸收剂来除去杂质。如 O2(H2S)， 可将混合气体通过盛有 CuSO4 溶液的 a 除去杂质。 2.尾气的吸收 对于有毒、有害、污染空气的气体尾气必须进行处理，用溶液吸收或点燃使它们变为无毒、无害、无 污染的物质。 (1)吸收原则 ①能充分吸收气体。 ②不能倒吸。 (2)常见装置 ①吸收溶解度较小的尾气(如 Cl2、SO2 等)用图 A 装置。 ②吸收溶解度较大的尾气(如 HCl、NH3 等)用图 B、C 装置。 ③CO 等气体可用点燃或收集于塑料袋中的方法除去，如图 D、E。 【锦囊妙计，战胜自我】 名师解惑：(1)当气体中含有多种杂质时，若采用洗气装置，通常是除杂在前，干燥在后。若用加热装 置除杂时，通常是干燥在前，除杂在后。 (2)尾气处理装置应与大气相通，如图就不能作为尾气处理装置。 【易错练兵，虎口脱险】 1．如图是实验室常见的气体制取、干燥和收集装置。若用过氧化氢和催化剂二氧化锰制取干燥的氧气， 则合理的装置组合为( ) A．①⑤⑧ B．③④⑦ C．②⑤⑥ D．②④⑧ 答案：C 2．如图是气体制取装置，下列能用此装置制取气体并能“随开随用、随关随停”的是( ) A．大理石和稀硫酸制取二氧化碳 B．锌粒和稀硫酸制取氢气 C．浓盐酸和二氧化锰制取氯气 D．铜和浓硝酸制取 NO 答案：B 3．要组装一套实验室利用液体和液体反应制备气体的装置，现设计了如下的五步操作，正确的程序是 ( ) ①将蒸馏烧瓶固定在铁架台上 ②将酒精灯放在铁架台上，根据酒精灯确定铁圈高度，固定铁圈，放好石棉网 ③用漏斗向蒸馏烧瓶中加入一种液体反应物，再向分液漏斗中加入另一种液体反应物，并将导气管放 入气体收集装置中 ④检查装置的气密性(利用固定装置微热的方法检查气密性) ⑤在蒸馏烧瓶中装好分液漏斗，连接好导气管 A．②①⑤④③ B．④①②⑤③ C．①②⑤④③ D．①⑤④②③ 答案：A 4．下列装置所示的实验中，能达到实验目的的是( ) 答案：A 5．下列有关实验原理、装置、操作或结论的描述中，不正确的是(有关装置中的夹持仪器略去未画)。 ( ) 答案：C 6．下表是实验室制备气体的有关内容 编号 实验内容 实验原理 ① 制备氧气 H2O2―→O2 ② 制备氨气 NH4Cl―→NH3 ③ 制备氯气 HCl―→Cl2 (1)上述气体中：从制备过程看，必须选择合适的氧化剂才能实现的是________(填气体的化学式)。 (2)写出实验室用 H2O2 制备 O2 的化学方程式：____________________________ ________________________________________________________________________。 (3)某学习小组设计了如下图实验，将氯气依次通过下列装置以验证氯气的性质： ①通入氯气后，A 中的现象是__________________________________________________； ②C 装置中发生反应的离子方程式为______________________________________ _______________________________________________________________； ③请你帮该小组同学设计一个实验，证明洗气瓶 B 中的 Na2SO3 已被氧化(简述实验步骤、现象及结论)： __________________________________________________； __________________________________________________； __________________________________________________。 ④整套实验装置存在的明显缺陷是无尾气吸收装置；吸收多余的氯气用氢氧化钠溶液，请写出该反应 的离子方程式__________________________________________________ __________________________________________________， 在此反应中若有 2.24 L(标准状况下)Cl2 被 NaOH 溶液完全吸收，则反应过程中转移的电子数为 ______________个。 答案：(1)Cl2 (2)2H2O2=====MnO2 2H2O＋O2↑ (3)①溶液变为蓝色 ②2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－ ③向试管中取少许 B 中的溶液加入盐酸酸化的 BaCl2，若有白色沉淀生成证明 Na2SO3 已被氧化 ④Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O 6.02×1022 7．某研究性学习小组用如下图装置进行铜与浓硫酸反应的实验研究。 (1)装置 A 中发生反应的化学方程式________________________。 (2)若要使 B 中收集满干燥的 SO2 气体(并证实 B 中已收集满)，则上述装置的连接顺序为：____________ 接__________接__________接__________接__________(用字母表示)。 (3)待烧瓶中反应充分后，同学们发现铜有剩余。经检测发现硫酸也有剩余，其原因是 ________________________________________________________________；检验硫酸有剩余的方法是 __________________________________________________。 (4)在不补充浓硫酸的前提下，为使铜进一步溶解，可向烧瓶中加入________(填序号)。 ①盐酸 ②FeSO4 ③Fe2O3 ④KNO3 答案：(1)Cu＋2H2SO4(浓)△,CuSO4＋SO2↑＋2H2O (2)A C B D E (3)随着反应的进行，硫酸的浓度会变稀，铜不再与稀硫酸反应，所以铜和硫酸都有剩余 取反应后的 溶液，加入锌片，如有气泡产生，则说明硫酸有剩余(其他合理也可) (4)③④ 8．实验室常用 MnO2 与浓盐酸反应制备 Cl2(发生装置如图所示)。 (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 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 20.00 mL，用 0.100 0 mol·L－1NaOH 标准溶液滴定，消耗 22.00 mL，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)。 答案：(1)ACB(按序写出三项) (2)①残余清液中，n(Cl－)>n(H＋)(或其他合理答案) ②0.110 0 ③偏小 ④(ⅰ)Zn 粒 残余清液(按序写出两项) (ⅱ)装置内气体尚未冷至室温 9．根据硫化氢气体的实验室制法和性质完成下列填空。 (1)若用启普发生器制取硫化氢气体，则制取气体的原料可选用________。 a．稀硫酸与硫化亚铁 B．稀硝酸与硫化亚铁 c．稀硫酸与硫化钠 D．稀盐酸与硫化亚铁 (2)现要组装一套可以控制硫化氢气体产生速率的装置，请在下图中选择合适的仪器：________(填编 号)。 (3)如图， 在一个充满氧气的集气瓶中加入少量品红稀溶液，点燃硫化氢气体。在火焰自动熄灭后，停止通入气 体，瓶内可观察到的现象是______________________。 (4)在上述集气瓶中继续通入硫化氢气体，振荡，发生反应的化学方程式为 __________________________________________________。 反应过程中，溶液的 pH________(填“变大”、“变小”或“不变”)。 (5)点燃不纯的硫化氢气体可能会发生爆炸，为了防止意外，可连接一个安全装置。下图的装置能起到 此作用的是 __________________________________________________。 (6)已知硫化氢气体在空气中的体积分数为 4.3%～45.5%时会发生爆炸，当硫化氢气体在空气中的体积 分数为 30%时，其爆炸产物是________。 的反应为 2H2S＋O2===2S↓＋2H2O，故爆炸产物为 S 和 H2O。 答案：(1)ad (2)②③④ (3)品红溶液褪色；瓶壁上有淡黄色粉末和无色的小液滴 (4)SO2＋2H2S===3S↓＋2H2O 变大 (5)b (6)S 和 H2O 10．请回答下列实验室中制取气体的有关问题。 (1)下图是用 KMnO4 与浓盐酸反应制取适量氯气的简易装置。 装置 B、C、D 的作用分别是： B_____________________________________________________________________； C____________________________________________________________________； D_____________________________________________________________________。 (2)在实验室欲制取适量 NO 气体。 ①下图中最适合完成该实验的简易装置是__________________________________ (填序号)； ②根据所选的装置完成下表(不需要的可不填)： 选项 应加入的物质 所起的作用 A B C D ③简单描述应观察到的实验现象________________________________________。 答案 (1)向上排空气收集氯气 安全瓶作用，防止 D 中的液体倒吸进入集气管 B 中 吸收尾气，防止 氯气扩散到空气中污染环境 (2)①Ⅰ ② 选项 应加入的物质 所起的作用 A 铜屑和稀硝酸 制取 NO 气体 B 水 排水收集 NO 气体 C 主要是接收 B 中排出的水 D ③反应开始时，A 中铜屑表面出现无色小气泡，反应速率逐渐加快；A 管上部空间由无色逐渐变为浅 红棕色，随着反应的进行又逐渐变为无色；A 中的液体由无色变为浅蓝色；B 中的水面逐渐下降，B 管中的水逐渐流入烧杯 C 中