内容正文:
拓展与归类·专题研析 实验室中制取气体装置的设计(见学生用书P53)
1.设计气体制取装置的基本思路
2.实验室制取气体相关装置
(1)常见的气体发生装置
①适用于用KClO3(MnO2)、KMnO4加热制O2。
②适用于用MnO2与浓盐酸共热制Cl2。
③适用于用H2O2和MnO2制O2,用CaCO3与稀盐酸反应制CO2。
(2)常见的除杂装置——用于除去气体中的杂质气体
分别用盛有饱和食盐水和浓硫酸的洗气瓶除去Cl2中的HCl和H2O(g)。干燥也可用固体干燥剂P2O5、CaCl2等,但固体干燥剂需用干燥管或U形管盛装。
(3)常见的气体收集装置
①向上排空气法(如Cl2的密度大于空气的密度)。
②向下排空气法(如H2的密度小于空气的密度)。
③排液集气法:如排饱和食盐水法收集Cl2(Cl2在饱和NaCl溶液中的溶解度很小,且用此法可除去实验过程中挥发出的HCl气体)。
(4)尾气处理装置
①点燃法:如CO、H2、CH4等易燃性气体,可用此法。
②收集法:如CO等易燃气体可用气球收集起来。
③吸收法:如Cl2、SO2、HCl、H2S等可用碱液吸收。
④转化法:采用一定的方法,使有毒气体转化为无毒气体后再排放,如NO、NO2若能转化为N2,即可排放。
某化学兴趣小组拟用浓盐酸与二氧化锰制取氯气,并探究氯气与金属锡的反应。
资料卡:①金属锡熔点为231 ℃,活泼性与铁相似,+2价和+4价较常见。
②SnCl2是无色晶体,易氧化,熔点为246 ℃,沸点为652 ℃。
③SnCl4是无色液体,易与水反应,熔点为-33 ℃,沸点为114 ℃。
(1)装置B、C用于净化并干燥氯气,B中盛放的试剂是__饱和食盐水__,装置C的作用是__干燥氯气__。
(2)写出装置A中反应的离子方程式:__MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O__。
(3)装置D中发生反应的化学方程式为__Sn+2Cl2SnCl4__。
(4)装置E中冰水的作用是__冷却,将SnCl4转化为液体,便于收集__。
(5)为了得到纯净的金属氯化物,虚线框F内可以选用的装置是__②③__(填序号)。
【解析】由装置A制备氯气,其中混入的氯化氢和水蒸气分别通过装置B和装置C除去,之后在装置D中和锡反应,由于氯气氧化性较强,故锡和氯气反应的产物为SnCl4,在装置E中冷却为液体,还要注意尾气处理。(1)盐酸具有挥发性,挥发出氯化氢,并且用这种方法制得的氯气中也会有水蒸气,可以用装置B中的饱和食盐水除去氯化氢,用装置C中的浓硫酸干燥氯气。(2)装置A是浓盐酸和二氧化锰在加热条件下制备氯气,离子方程式为MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O。(3)在装置D中氯气和锡反应,氯气氧化性较强,反应生成SnCl4,化学方程式为Sn+2Cl2SnCl4。(4)装置E中冰水可以使SnCl4降温,使其转化为液体,故其作用为冷却,将SnCl4转化为液体,便于收集。(5)SnCl4易与水反应,且反应过程中使用了氯气,需要尾气处理,故虚线框F内可以选用的装置是②或③。
1.以下是实验室制取、收集、干燥、存放气体的装置图,有关说法正确的是( C )
A.实验室用高锰酸钾制取氧气,用石灰石和稀盐酸制取二氧化碳均可使用装置②
B.实验室收集氢气和二氧化碳均可使用装置③,气体从导管b进入
C.实验室干燥氧气和二氧化碳均可使用装置④,气体从导管a进入
D.实验室均可用排水法收集氧气和二氧化碳,并且如图⑤临时存放
【解析】实验室用高锰酸钾制取氧气需用固体加热型装置,应选装置①,A错误;二氧化碳的密度比空气大,用向上排空气法收集,气体从导管a进入,B错误;浓硫酸具有吸水性,可干燥中性和酸性气体,则可干燥氧气和二氧化碳,气体从导管a进入,C正确;二氧化碳能溶于水且能与水发生化学反应,不能用排水法收集,D错误。
2.三氯化碘(ICl3)在药物合成中用途广泛,实验室可用如图装置制取(部分夹持装置已略去)。已知:①反应原理为I2+3Cl2===2ICl3;②ICl3遇水易反应。
下列说法不正确的是( D )
A.ICl3中碘元素的化合价为+3价
B.装置乙中长颈漏斗内液面上升,有可能是装置丙发生了堵塞
C.ICl3在潮湿的空气中可能会产生白雾
D.装置戊的作用是防止空气中的水蒸气进入装置丁,可用无水CaCl2固体代替
【解析】I、Cl元素处于同一主族,非金属性:Cl>I,因此ICl3中Cl元素呈-1价,则I元素化合价为+3价,A项正确;装置乙中长颈漏斗内液面上升,说明乙装置内压强增大,其原因有可能是装置丙发生了堵塞导致气流不畅,B项正确;ICl3遇水易反应,ICl3在潮湿的空气中会生成HCl和HIO2,生成的HCl气体极易溶于空气中的水蒸气形成盐酸小液滴,会产生白雾,C项正确;装置戊的