2021高考化学一轮复习 专题突破训练2 常见气体的实验室制法及其性质探究 新人教版

专题突破训练2
常见气体的实验室制法及其性质探究
(建议用时：35分钟)
1．(2019·郑州模拟)用如图装置制取并收集气体，对应的装置和试剂均正确的是( )
Ⅲ中收集气体 Ⅰ中试剂a 、b Ⅱ中试剂c Ⅳ中试剂d A
SO 2 稀硫酸与铜片 浓硫酸 NaOH 溶液 B
Cl 2 浓盐酸与二氧化锰 饱和氯化钠溶液 NaOH 溶液 C
HBr 浓硫酸与溴化钠 浓硫酸 水 D CO 甲酸与浓硫酸 浓硫酸 酸性KMnO 4溶液
2
＋4HCl(浓)=====△MnCl 2＋Cl 2↑＋2H 2O ，制取的Cl 2中含有的HCl 气体可通过饱和食盐水除去，由于氯气的密度大于空气的密度，可用向上排空气法收集氯气，由于氯气有毒，需用氢氧化钠溶液吸收多余的氯气，B 项正确；浓硫酸具有强氧化性，能将HBr 氧化为Br 2，因此制取和干燥HBr 时均不能用浓硫酸，C 项错误；CO 与酸性高锰酸钾溶液不反应，故不能用酸性高锰酸钾溶液吸收多余的CO 气体，CO 相对分子质量与空气的相近，不能用排空气法收集，D 项错误。

]
2．Y 形管是一种特殊的仪器，与其他仪器组合可以进行某些实验探究。

利用如图装置可以探究SO 2能否与BaCl 2溶液反应生成BaSO 3沉淀。

下列判断正确的是( )
A ．玻璃管的作用是连通大气，使空气中的氧气进入广口瓶，参与反应
B ．使用Y 形管甲时，应将Na 2SO 3固体转移到浓硫酸中
C ．Y 形管乙中产生的为氧化性气体，将BaSO 3氧化为BaSO 4沉淀
D ．Y 形管乙中的试剂可以分别是浓氨水和NaOH 固体
D [玻璃管的作用是连通大气，平衡气压，以便左右两边产生的气体顺利导入BaCl 2溶
液中，A项错误；使用Y形管甲时，应将浓硫酸转移到Na2SO3固体中，B项错误；SO2与BaCl2不反应，氧化性气体能将溶液中的SO2－3氧化为SO2－4，而不是将BaSO3氧化为BaSO4，C项错误。

] 3．某学习小组拟利用如图装置制备氮化钙(化学式为Ca3N2，极易与H2O反应)。

下列说法正确的是( )
A．打开活塞K通入N2，试管A内有气泡产生，说明装置气密性良好
B．U形管中盛放的干燥剂既可以是碱石灰，也可以是浓硫酸
C．将产物Ca3N2放入盐酸中，只能得到一种盐
D．反应结束后，先熄灭酒精灯，待反应管冷却至室温后再关闭活塞K
D [A项，不能用通气体的方法检验装置气密性；B项，U形管只能装固体；C项，Ca3N2放入盐酸中可得到两种盐CaCl2和NH4Cl。

]
4．(2019·惠州模拟)某研究小组用下图装置进行SO2与FeCl3溶液反应的相关实验(夹持装置已略去)。

(1)配制氯化铁溶液时，需先把氯化铁晶体溶解在______中，再加水稀释，这样操作的目的是_____________________________________________________
___________________________________________________________________。

(2)通入足量SO2时，装置C中观察到的现象为__________________________
___________________________________________________________________。

(3)根据以上现象，该小组同学认为SO2与FeCl3溶液发生氧化还原反应。

①写出SO2与FeCl3溶液反应的离子方程式____________________________
____________________________________________________________________。

②请设计实验方案检验装置C中有Fe2＋生成____________________________
_____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。

③该小组同学向装置C反应后的溶液中加入硝酸酸化的BaCl2溶液，若出现白色沉淀，即可证明反应生成了SO2－4，该做法____________(填“合理”或“不合理”)，理由是
______________________________________________________
___________________________________________________________________。

(4)装置D中倒置漏斗的作用是_____________________________________。

(5)为了验证SO2具有还原性，实验中可以代替FeCl3的试剂有________(填字母)。

a．浓硫酸b．酸性KMnO4溶液
c．碘水d．NaCl溶液
[解析] (1)配制FeCl3溶液时，为了抑制Fe3＋水解，需先把FeCl3晶体溶解在浓盐酸中，再加水稀释。

(2)SO2通入FeCl3溶液中时，SO2表现出还原性，能将Fe3＋还原为Fe2＋，则装置C中观察到的现象为溶液由棕黄色变为浅绿色。

(3)①根据上述分析可知，装置C中发生反应的离子方程式为2Fe3＋＋SO2＋2H2O===SO2－4＋4H＋＋2Fe2＋。

②检验装置C中有Fe2＋生成的方法为取少量C中反应后的溶液于试管中，滴加酸性KMnO4溶液，现象为KMnO4溶液褪色时说明含有Fe2＋，反之无Fe2＋。

或取少量C中反应后的溶液于试管中，滴加K3[Fe(CN)6]溶液，现象为产生蓝色沉淀时说明含有Fe2＋，反之无Fe2＋。

③加入的HNO3能将溶解的SO2氧化为
H2SO4，会干扰实验，故该做法不合理。

(4)装置D中倒置漏斗能将SO2尾气充分吸收，且能防止溶液倒吸。

(5)要验证SO2具有还原性，应选择具有较强的氧化性的试剂，且实验过程中有明显的实验现象，b、c项试剂均可代替FeCl3溶液。

[答案] (1)浓盐酸抑制氯化铁水解
(2)溶液由棕黄色变为浅绿色
(3)①2Fe3＋＋SO2＋2H2O===SO2－4＋4H＋＋2Fe2＋
②取少量C中反应后的溶液于试管中，向其中滴入酸性高锰酸钾溶液，若褪色，说明有Fe2＋，若不褪色，说明没有Fe2＋(合理即可)
③不合理硝酸可以将溶解的SO2氧化为H2SO4，干扰实验
(4)使气体被充分吸收；防止溶液倒吸
(5)bc
5．(2019·桂林模拟)现用下列装置(仪器可重复使用)制备PH3，并证明PH3具有强还原性和热不稳定性。

已知：①标准状况时，PH3是一种无色、微溶于水、有剧毒的气体，具有强还原性，在空气中能自燃；
②白磷(P4)常温下为白色或黄色蜡状固体，不溶于水，在空气中易自燃；
③乙醚是一种易挥发的液体，沸点为34.6 ℃，能溶解白磷。

(1)仪器m 的名称为________，装置C 名称为________。

(2)实验室用白磷与NaOH 浓溶液反应生成NaH 2PO 2的同时制得PH 3，反应的化学方程式为_________________________________________________________
____________________________________________________________________。

(3)用装置A 制取PH 3，实验前，在仪器n 中加入适量的乙醚和白磷并微热，然后才滴入浓NaOH 溶液。

实验前先微热的目的是__________________________
____________________________________________________________________。

(4)将A 、C 、E 依次相连，按照(3)中操作滴入浓NaOH 溶液后，同时点燃E 处导出的气体，若装置C 中溶液黄色变浅，同时得到白色蜡状固体，说明PH 3具有______性，装置C 中发生的化学反应方程式为___________________________，
点燃E 处气体的目的为_________________________________________________ ___________________________________________________________________。

(5)将以上装置组合以证明PH 3受热已分解，并验证PH 3受热分解的气体产物，则仪器连接顺序为A→________→D→________→________→E(在“→”之间的空白处填写装置编号)。

能证明PH 3分解的气体产物的现象是______________
___________________________________________________________________。

[解析] (2)NaH 2PO 2中磷元素为＋1价，PH 3中磷元素为－3价，根据得失电子守恒，可
得到反应方程式为P 4＋3NaOH(浓)＋3H 2O=====△3NaH 2PO 2＋PH 3↑。

(3)乙醚易挥发，实验前微热
可生成乙醚蒸气除去装置中的空气，防止P 4和PH 3自燃。

(4)C 中溶液黄色变浅，即Fe 3＋被还原，可证明PH 3有还原性；得到白色蜡状固体即生成P 4，化学方程式为6Fe 2(SO 4)3＋4PH 3===P 4↓＋12FeSO 4＋6H 2SO 4。

(5)先由A 装置生成PH 3，在B 装置加热分解，再将产物通过D 装置冷却得到P 4，然后第一次通过装置C 除去PH 3，第二次通过装置C 检验PH 3是否完全除去，然后检验生成的氢气；证明分解生成的是氢气，需先看到第二次通过装置C 的溶液不褪色，然后点燃E 处气体火焰呈蓝色。

[答案] (1)分液漏斗 洗气瓶
(2)P 4＋3NaOH(浓)＋3H 2O=====△3NaH 2PO 2＋PH 3↑
(3)排除装置中的空气，防止P 4和PH 3自燃
(4)还原 6Fe 2(SO 4)3＋4PH 3===P 4↓＋12FeSO 4＋6H 2SO 4 防止有毒气体PH 3泄漏，污染空
气
(5)B C C 第二瓶C 中溶液不褪色，点燃E 处气体，火焰呈蓝色
6．(2019·湖南各校联考)氯酸钾是一种重要的氧化剂，受热易分解。

为充分利用资源，变废为宝，实验室以电石渣[主要成分为Ca(OH)2和CaCO 3]为原料制备KClO 3的流程如下：
回答下列问题：
(1)加热下氯化过程发生反应的化学方程式为__________________________
___________________________________________________________________。

(2)用如图装置制备Cl 2，为保证氯化过程中Cl 2反应充分，制Cl 2时应采取的措施是_______________________________________________________________
___________________________________________________________________， 导气口n 后所连接装置合适的是________。

(3)操作2包含一系列实验操作，主要为________→降温结晶→过滤→洗涤→低温干燥。

(4)如图是制备过程中处理尾气的部分装置。

①B 中溶液为______________。

②A 中装有蒸馏水，查阅资料可知次氯酸或氯气可被SO 2、H 2O 2、FeCl 2等物质还原成Cl －。

请设计实验方案测定A 中氯元素含量________________________
____________________________________________________________________。

[解析]
(1)加热下氯化过程发生反应的化学方程式为6Cl 2＋6Ca(OH)2=====△Ca(ClO 3)2＋5CaCl 2＋
6H 2O 。

(2)为保证氯化过程中Cl 2反应充分，可通过控制该装置中滴液漏斗的活塞来控制加入浓盐酸的速率，从而控制Cl 2的产生速率，导气口n 后应连接c 或d 装置。

(3)从后续“降温结晶”可知之前的操作为“蒸发浓缩”。

(4)①用碱性溶液吸收Cl 2，故B 中可盛装NaOH 溶液。

②Cl 2部分溶于蒸馏水生成HClO 和HCl ，要测定A 中氯元素的含量，首先需将HClO 、Cl 2还原为Cl －
，再加入AgNO 3溶液，通过测定生成的AgCl 的量来测定氯元素含量，因Ag 2SO 4为沉淀，FeCl 2会引入氯元素，干扰实验结果，故应选用H 2O 2进行还原。

[答案] (1)6Cl 2＋6Ca(OH)2=====△Ca(ClO 3)2＋5CaCl 2＋6H 2O (2)控制活塞将浓盐酸缓慢
而均匀地滴入三颈烧瓶中 cd (3)蒸发浓缩 (4)①氢氧化钠溶液 ②量取一定量A 中溶液于试管中，加入足量的H 2O 2溶液，充分振荡；加热除去过量的H 2O 2，冷却，再加入足量的硝酸银溶液，过滤、洗涤沉淀，干燥后称量沉淀质量
7．(2019·黄冈模拟)某校化学兴趣小组在实验室模拟工业制备硫氰化钾(KSCN)。

实验装置如图：
实验步骤如下：
(1)制备NH 4SCN 溶液：CS 2＋2NH 3=======催化剂水浴加热
NH 4SCN ＋H 2S 。

该反应比较缓慢。

①实验前，应进行的操作是________________。

三颈烧瓶内盛有CS 2、水和催化剂，三颈烧瓶的下层液体CS 2必须浸没导气管口，目的是______________。

②实验开始时，打开K 1，加热装置A 、D ，缓缓地向装置D 中充入气体，装置A 中的物质是____________________(以化学式表示)，装置C 的作用可能是___________________________________________________________________。

(2)制备KSCN 溶液：移去A 处的酒精灯，关闭K 1，打开K 2，利用耐碱分液漏斗边加液边加热，则此时装置D 中发生反应的化学方程式是________________
__________________________________________________________________。

(3)制备KSCN 晶体：先滤去三颈烧瓶中的固体催化剂，再减压蒸发浓缩、________、过滤、干燥，得到硫氰化钾晶体。

[解析] (1)①对于有气体参与的实验过程，实验前应进行装置的气密性检查。

制备NH 4SCN 是利用NH 3和CS 2的反应，三颈烧瓶的下层液体CS 2浸没导气管口，可使NH 3和CS 2充分接触，又由于NH 3易溶于水，下层液体CS 2浸没导气管口还可防止发生倒吸。

②装置A 为NH 3的发生装置，通过加热固体制备氨气，故装置A 中反应物为NH 4Cl 、Ca(OH)2。

可通过观
察装置C 中气泡速率来控制加热温度，从而控制氨气的流速。

(2)D 中NH 3和CS 2反应生成NH 4SCN ，向三颈烧瓶中滴入KOH 溶液并进行水浴加热，NH 4SCN 和KOH 发生反应：NH 4SCN ＋KOH=========水浴加热KSCN ＋NH 3↑＋H 2O 。

(3)由KSCN 溶液得到KSCN 晶体的操作为减压蒸发浓缩，冷却结晶，过滤，干燥。

[答案] (1)①检查装置的气密性 使反应物充分接触、防止发生倒吸 ②NH 4Cl 、Ca(OH)2 观察气泡速率、控制加热温度
(2)NH 4SCN ＋KOH=========水浴加热KSCN ＋NH 3↑＋H 2O
(3)冷却结晶
8．NH 4NO 3热分解十分复杂。

在一定条件下：3NH 4NO 3=========一定条件2NH 3↑＋2NO↑＋2NO 2↑＋
3H 2O(不考虑2NO 2
N 2O 4)，现要选用下列装置(部分夹持装置省略)，通过实验验证反应产
物：
已知：①液化温度：NO 2(21 ℃)、NO(－152 ℃)；
②NH 3与灼热的氧化铜反应得到N 2和Cu ；
③在无催化剂的条件下NO x 不能与灼热的铜反应；
④NO 2能使湿润的淀粉­碘化钾试纸变蓝。

(1)所选择装置的连接顺序(按左→右连接，填各装置数字)为⑧→________→________→________→④→③→②→⑤。

(2)实验开始应先向装置⑧中通入_________________________________，
再______________。

(3)为验证NO ，可在③中通入____________________________________。

(4)装置⑤的作用是_____________________________________________。

[解析] ⑧为加热装置，由题意3NH 4NO 3=========一定条件2NH 3↑＋2NO↑＋2NO 2↑＋3H 2O ，为了
更好地检验产物中是否含有NO ，在加热前先通入一定量的N 2，排净装置中的空气(或O 2)。

加热得到NH 3、NO 、NO 2和H 2O ，利用装置⑦中无水硫酸铜检验生成的水，装置⑥吸收水蒸气，
装置①检验NO2，装置④使二氧化氮液化，二氧化氮气体变成液态，装置③中通入一定量的氧气，无色气体变成红棕色，说明含有NO气体，装置②中NH3与CuO在加热的条件下反应得到N2、Cu和H2O，装置⑤尾气处理，防止污染空气，所以装置的连接顺序为
⑧→⑦→⑥→①→④→③→②→⑤。

[答案] (1)⑦⑥①(2)一定量的N2点燃酒精灯(或加热) (3)一定量的氧气(4)尾气处理，防止污染空气。