【创新设计】高中化学同步训练：2.3.1 利用化学反应制备物质 (鲁科必修2)

第1课时利用化学反应制备物质
(时间：30分钟)
考查点一氯气的实验室制备
1．下列物质可用来干燥Cl2的是()。

①碱石灰；②浓硫酸；③无水CaCl2；④P2O5
A．①②B．①③④
C．②③④D．①②③④
解析因为Cl2是酸性气体，可用酸性干燥剂(②浓硫酸和
④P2O5)或中性干燥剂(③无水CaCl2)干燥，不能用碱性干燥剂(①碱石灰)干燥。

故C项
正确。

答案 C
2．已知KMnO4与浓HCl在常温下反应能产生Cl2。

若用如图所示的实验装置制备纯净、干燥的Cl2，并观察它与金属的反应。

每个虚线框表示一个单元装置，其中有错误的是()。

A．只有①和②处B．只有②处
C．只有②和③处D．只有②③④处
解析KMnO4和浓HCl在常温下就可以反应生成Cl2，不需要酒精灯加热，①正确；反应产生的Cl2可能混有HCl，需要进行净化，但不能使用NaOH溶液，因为Cl2也能和NaOH溶液反应，应该使用饱和食盐水，②错误；净化后的Cl2可以用浓硫酸干燥，但气体应用长导管直接通入浓硫酸中，且出气导管应在液面以上，③错误；干燥的Cl2和金属反应的容器只有气体进入而无气体排出，一段时间后压强升高，可能会使实验装置
中某处的橡皮塞弹开，④错误。

答案 D
3．舍勒发现氯气的方法至今是实验室制取氯气的方法之一。

其反应原理如下：
MnO 2＋4HCl(浓)=====△MnCl 2＋2H 2O ＋Cl 2↑
请你分析：
(1)该反应的氧化剂为________，还原剂为________，两者的物质的量之比为________。

(2)该反应是否可以写成离子方程式？________。

若是，离子方程式为_______________________________________________________________。

解析 (1)根据元素化合价变化可知氧化剂为MnO 2，还原剂为HCl ，但4 mol HCl 只有2 mol 做还原剂。

(2)浓盐酸中HCl 的浓度并不大，在溶液中可以电离出H ＋和Cl －。

答案 (1)MnO 2 HCl 1∶2
(2)是 4H ＋＋2Cl －＋MnO 2=====△Mn 2＋＋Cl 2↑＋2H 2O
4．某化学小组在学习Cl 2的实验室制法后，在实验时发现用加热浓盐酸与MnO 2
混合物的方法制Cl 2既浪费能源又不易控制温度，他们现欲对该实验进行改进并验证Cl 2的部分性质，进行了如下的探究活动：
查阅资料：KMnO 4和KClO 3的氧化性都比MnO 2强，在不加热的条件下即可与浓盐酸反应，将其中的Cl －
氧化成为Cl 2，从而实现制取Cl 2的目的。

设计实验：
(1)确定反应原理：2KMnO 4＋16HCl(浓)===2KCl ＋2MnCl 2＋5Cl 2↑＋8H 2O 。

(2)选择装置：在实验中，有如图所示的装置，他可以选择其中的________(填字母序号)。

(3)他们的正确连接装置为________(用小写字母顺序连接)。

(4)①进行实验：在实验时C洗气瓶中所装液体是________；
②在制氯气前，必须进行的一项操作步骤是
_______________________________________________________________；
③某同学在实验中发现量筒中未收集到液体，则失败的原因可能是
_______________________________________________________________。

解析在解此类题目时，一般应根据实验目的、实验原理选择并连接装置。

本题要得到干燥纯净的氯气并测定其性质和体积。

按装置串联的一般顺序：发生装置→净化装置→性质检验装置→收集装置→尾气处理装置，本题发生装置为A，净化装置为C和B，性质验证装置为E和G，气体体积测量装置为C和D。

洗气瓶C的作用是除去挥发出的HCl气体，应装入饱和食盐水。

在制取任何气体前，都应该先检查装置的气密性。

收集不到液体的原因可能是盐酸浓度太低，反应不能进行；或者是装置漏气，产生的气体逸出；或者可能是e与f相连，故量筒中收集不到液体。

答案(2)ABCDEG(3)a→d→e→b→c→g→h→i→j→e→d→f(b、c可颠倒)(4)①饱和食盐水②检查装置的气密性③装置漏气(或盐酸过稀或e与f连接)
考查点二常见气体的制备
5．如图所示是气体制取装置，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．锌粒和稀硫酸制氢气
C．浓盐酸和二氧化锰制氯气
D．电石和水制取乙炔
解析根据题中所给装置特点，制取气体的反应应该具备以下特点：①反应不需加热，
②反应不能太剧烈，因此C、D选项不合理，又因硫酸钙微溶于水，故生成的CaSO4附
着于大理石表面时，可能阻止反应进行，故A不符合，选B。

答案 B
6．按下述实验方法制备气体，合理又实用的是()。

A．锌粒与稀H2SO4反应制备H2
B．用稀HCl溶液和MnO2制备Cl2
C．亚硫酸钠与HNO3反应制备SO2
D．大理石与浓H2SO4反应制备CO2
解析A项可行；B项中应用浓盐酸；C项中HNO3具有强氧化性；D项中反应生成微溶的CaSO4附着在大理石的表面，阻止大理石与浓H2SO4继续反应。

答案 A
7．如图所示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．MnO2和浓盐酸
C．氯酸钾和MnO2D．碳酸钙和稀盐酸
解析铜屑与浓硝酸反应制取NO2，需要尾气吸收装置；用MnO2跟浓盐酸反应制取氯气需加热；氯酸钾和MnO2反应制取氧气是固体与固体反应，且需加热，故A、B、C 三项均不符合题意。

用碳酸钙与稀盐酸反应制CO2的反应不需加热，CO2跟浓硫酸不反应且密度大于空气，无毒，可用这套装置。

答案 D
8．实验室里可按图所示的装置来干燥、收集气体R，多余的气体R可用水吸收，则R是()。

A．HCl B．Cl2
C．CO D．NH3
解析HCl和Cl2的密度比空气的大，CO的密度与空气的相差不大，故不能用题目所给图示收集，题中收集气体只能收集密度比空气密度小的，故D项中NH3正确。

答案 D
9．下列各组气体在常温下能共存且能用向上排空气法收集的是()。

A．NO和O2B．HCl和NH3
C．H2和CO D．SO2和CO2
解析A、B两项中的两组气体常温下会发生反应，不能共存；C项中的H2不能用向上排空气法收集，而CO一般用排水法收集；而D项中的SO2和CO2常温下不发生反应，而且两者的密度均比空气大，都可以用向上排空气法收集。

答案 D
10．工业上以空气、煤等为原料制取硝酸铵，其生产过程有6个阶段：①合成氨；②空气液化分离；③氨氧化；④制取水煤气；⑤生成硝酸；⑥生成硝酸铵。

制取硝酸铵最合理的生产流程是()。

解析先制取氮气和氢气，再进行化合生成氨气，然后进行催化氧化生成硝酸，最后硝酸和氨气反应生成硝酸铵。

答案 D
11．实验室常用下列装置制取气体，请你根据所学知识回答下列问题：
(1)写出编号所指仪器的名称：
①______________；②______________。

(2)以上装置图中共有两处明显的错误，请你找出错误的地方并把改正的结果填在下列
横线上：
①___________________________________________________________；
②___________________________________________________________。

上述装置改进后，请继续回答下列问题。

(3)小李在实验室中用氯酸钾和另一种固体制取氧气，他选择上述装置中的A 和________(填字母)进行组装。

小红在实验室中选用C 装置作为氧气的发生装置。

在他们的实验中都用到了一种相同的固体药品是________(填化学式)，在两个反应中它起________作用。

请你写出小红制取氧气的化学反应方程式：_____________________________________________________。

(4)实验室选用C 和E 装置还可以制取的气体是________(填化学式)，写出实验室制取该气体的化学方程式：________________________________
______________________________________________________________。

(5)装置B 也可以用来制取(4)中的气体，指出B 装置的一个突出优点_____________________________________________________________。

(6)有一名同学欲用G 装置收集H 2，则H 2应从导管口________通入。

答案 (1)①分液漏斗 ②集气瓶
(2)①A 图中，给试管中的固体物质加热时，试管口向上倾斜了，应该略向下倾斜 ②E 图中，用向上排空气法收集气体时，导气管伸入过短，应伸到集气瓶的底部
(3)E 或F 或G MnO 2 催化 2H 2O 2=====MnO 22H 2O ＋O 2↑
(4)CO 2 CaCO 3＋2HCl===CaCl 2＋H 2O ＋CO 2↑
(5)可以随时控制反应的进行，随开随停
(6)b
12．在实验室用锌粒跟稀硫酸起反应而制得的氢气，含有水蒸气等杂质；被干
燥后，经催化剂的催化作用，再跟干燥的氮气起反应，生成氨气。

(1)根据上述要求，小强同学尝试安装了以下装置。

试填空：
①请指出上述装置中的错误之处：
___________________________________________________________；
_________________________________________________________。

②装置Ⅲ的作用是___________________________________________。

③写出图中所标试剂的名称：
a________，b________，c________，d________。

(2)为什么不能用浓硫酸跟锌反应来制取氢气？
_______________________________________________________________
_____________________________________________________________。

(3)为什么不能用铜跟稀硫酸反应来制取氢气？
_______________________________________________________________
_____________________________________________________________。

(4)怎样检验生成的氨气？
_______________________________________________________________
___________________________________________________________。

解析本题通过对初中和高中有关化学内容的整合与创新，设计出对基本化学实验知识的考查题。

(1)长颈漏斗下口未浸入液面下，气体从中逸出；Ⅱ中长、短管反向连接，气体无法顺利通过Ⅱ。

Ⅲ的作用：在催化剂作用下N2、H2反应生成NH3；干燥H2应用浓H2SO4，所以a中为浓H2SO4；Ⅲ中反应需N2，故b为N2；c是合成NH3的催化剂，为铁粉；由于合成氨反应是可逆的，故d为NH3、N2、H2的混合物。

(2)因为浓硫酸具有强氧化性，跟锌反应生成二氧化硫。

(3)因为铜不活泼，不能从稀硫酸中置换出氢。

(4)NH3遇水呈碱性NH3＋H2O NH3·H2O NH＋4＋OH－，可使湿润的红色石蕊试纸变蓝；NH3有刺激性气味；NH3＋HCl===NH4Cl生成白烟。

答案(1)①装置Ⅰ的长颈漏斗下端未插入酸液中
装置Ⅱ洗气瓶长、短导管反向连接
②在催化剂存在下，将H2、N2混合加热制备NH3
③浓硫酸氮气铁粉氨气、氢气和氮气的混合气体
(2)因为浓硫酸具有强氧化性，跟锌反应生成SO2，不生成H2
(3)因为铜不活泼，不能从稀硫酸中置换出氢
(4)用湿润的红色石蕊试纸检验或闻气味或用蘸浓盐酸的玻璃棒靠近气体检验。