第4章 第17讲 常见气体的实验室制备、净化和收集（word练习）-【导学教程】2025年化学新编高考大一轮总复习（人教单选版）

[对应学生用书P358] 1．下列装置能达到实验目的的是(　　) A．①④　　　　　　　 B．②④ C．②③ D．①③ 解析　①收集NH3的装置瓶口无棉花；②NH3不溶于CCl4，通入CCl4中不会产生倒吸，逸出的NH3又可被稀H2SO4吸收；③向长颈漏斗中加一定量的水，没过长颈漏斗的下端，关闭止水夹，再加一定量的水，液面停止在某一高度不下降，可说明装置气密性良好，反之，气密性不好；④CO2的密度比空气大，气体应长进短出。 答案　C 2．利用下图装置进行实验，反应进行足够长时间后装置Ⅱ中实验现象正确的是(　　) 选项 ① ② ③ 装置Ⅱ中实验现象 A 稀盐酸 MnO2 饱和NaCl溶液 有细小的白色晶体析出 B 浓氨水 氧化钙 硫酸亚铁溶液 产生大量白色沉淀 C 冰醋酸 乙醇和浓硫酸 饱和碳酸钠溶液 溶液分层，上层为油状液体 D 浓盐酸 碳酸钙 滴有酚酞的稀碳酸钠溶液 溶液由红色变为无色 解析　稀盐酸和二氧化锰不反应，装置Ⅱ中无明显现象，故A错误；浓氨水和氧化钙反应生成氨气，氨气与硫酸亚铁溶液反应生成Fe(OH)2白色沉淀，然后变为灰绿色，最终变为Fe(OH)3红褐色沉淀，故B错误；酯化反应需要加热，但图中没有加热装置，不能生成乙酸乙酯，故C错误；浓盐酸与碳酸钙反应生成CO2气体，且浓盐酸易挥发，CO2、HCl均与Na2CO3反应使溶液碱性减弱，观察到装置Ⅱ中溶液由红色最终变为无色，故D正确。 答案　D 3．用如图装置制取气体(图中加热及气体收集装置均已略去；必要时可加热；a、b、c、d表示相应仪器中加入的试剂)。利用下列方案可得到干燥、纯净气体的是(　　) 选项 制备气体 a b c d A Cl2 浓盐酸 MnO2 NaOH溶液 碱石灰 B NH3 浓氨水 CaO H2O 固体NaOH C NO 稀硝酸 Cu H2O P2O5 D H2 稀硝酸 Zn NaOH溶液 无水CaCl2 解析　浓盐酸与MnO2共热可制备Cl2，但NaOH溶液会与Cl2反应，应选用饱和食盐水除杂，且碱石灰不能干燥Cl2，故A错误；NH3极易溶于水，不能通入水中，故B错误；稀硝酸与铜反应生成NO，NO难溶于水，且不与P2O5反应，故可以用水除杂，用P2O5干燥，故C正确；稀硝酸与Zn反应生成NO，不生成H2，故D错误。 答案　C 4．为证明铜丝与稀硝酸反应生成的气体确实是NO，某同学设计了一套装置(如图1所示)，下列有关该实验的叙述不正确的是(　　) A．为保证实验效果，反应开始前，稀硝酸可加到与两侧胶塞相平的位置 B．利用该装置可控制反应随时停止或继续反应 C．生成的气体可利用图2装置来收集 D．长玻璃管的作用可防止稀硝酸溢出 解析　反应开始前，稀硝酸加到与两侧胶塞相平的位置，目的是排出U形管中的空气，防止O2干扰实验，A正确；关闭活塞a，反应产生的气体可使铜丝与稀硝酸分离，反应停止，打开活塞a，稀硝酸与铜丝接触又发生反应，B正确；若用图2装置收集NO，应将广口瓶中长导管换成短导管，短导管换成长导管，C错误；关闭活塞a，U形管内压强增大，稀硝酸被压入长玻璃管，可防止稀硝酸溢出，D正确。 答案　C 5．用下图装置测定水中氢、氧元素的质量比，其方法是分别测定通氢气前后玻璃管的质量差和U形管的质量差，实验测得m(H)∶m(O)>1∶8。下列对导致这一结果的原因分析错误的是(　　) A．Ⅰ、Ⅱ装置之间缺少干燥装置 B．Ⅲ装置之后缺少干燥装置 C．Ⅱ装置中玻璃管内有水冷凝 D．CuO没有全部被还原 解析　用H2还原CuO时，装置Ⅲ中CaCl2吸收的是生成的水，故U形管的质量差为生成的水的质量，装置Ⅱ中玻璃管通H2前后的质量差为反应时消耗CuO中氧的质量，即生成的水中氧元素的质量，而m(水)－m(氧)＝m(氢)。Zn和稀硫酸反应产生的H2不干燥[m(水)偏大]，装置Ⅲ后不加干燥装置，使Ⅲ中CaCl2吸收空气中的水分[m(水)偏大]，Ⅱ中玻璃管内有水冷凝[m(氧)偏小]，都会造成测得m(H)∶m(O)>1∶8。H2O的组成与CuO是否完全反应无关，只与通H2前后玻璃管的质量差和生成的水的质量有关。 答案　D 6．实验小组拟利用下图装置制取干燥的氮气。下列说法错误的是(　　) A．装置Ⅰ中发生反应的化学方程式为NaNO2＋NH4ClNaCl＋N2↑＋2H2O B．加热片刻后需要将酒精灯移开，说明该反应是放热反应 C．装置Ⅱ的作用是冷凝水蒸气 D．在装置Ⅲ末端收集纯净干燥的N2只能用向下排空气法 解析　根据题中给出的反应物和生成物，结合原子守恒和得失电子守恒，可知装置Ⅰ中发生反应的化学方程式为NaNO2＋NH4ClNaCl＋N2↑＋2H2O，A项正确；因移开酒精灯后反应仍能进行，说明该反应是放热反应，B项正确；根据化学方程式可知产物中有水蒸气，为便于干燥，可用装置Ⅱ冷凝大部分水蒸气，再用装置Ⅲ进行干燥，C项正确；N2的密度与空气的密度相差不大，不能用排空气法收集，D项错误。 答案　D 7．(2024·佛山南海区统考)在一定条件下，向Al2O3和过量C粉的混合物中通入纯净的氯气，可制得易水解的AlCl3，反应的化学方程式为Al2O3＋3Cl2＋3C2AlCl3＋3CO，实验装置如下图所示。下列说法错误的是(　　) A．装置a中反应的化学方程式为MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O B．装置b、c中盛装的分别是饱和食盐水和浓硫酸 C．装置d、e之间应添加一个干燥装置 D．此实验的尾气，除氯气外都可直接排放到大气中 解析　装置a为制取Cl2的装置，浓盐酸和二氧化锰在加热的条件下反应生成氯气，反应的化学方程式为MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O，A项正确；b中盛装饱和食盐水，可用于除去氯化氢气体，c中盛装浓硫酸，起到干燥的作用，B项正确；氯化铝易水解，则在装置d、e之间应添加一个干燥装置，防止装置e中的水进入装置d中，C项正确；尾气除氯气外还有CO，不能直接排放，D项错误。 答案　D 8．已知：MnO2＋2NaBr＋2H2SO4MnSO4＋Na2SO4＋Br2↑＋2H2O，实验室利用下图装置制备溴苯(部分夹持及加热装置已略去)。 下列说法正确的是(　　) A．可用乙醇作洗涤剂除去溴苯中溶解的少量Br2 B．装置乙中进行水浴加热的目的是防止溴蒸气冷凝 C．装置丙中的铁丝主要用于搅拌，使反应物充分混合 D．装置丁中有淡黄色沉淀产生，证明苯与溴发生了取代反应 解析　除去溴苯中的溴应用氢氧化钠溶液，A错误；溴蒸气容易液化，所以需要通过水浴加热来防止溴蒸气冷凝，B正确；装置丙为制取溴苯的发生装置，其中铁丝作该反应的催化剂，C错误；挥发的溴及生成的HBr均与硝酸银反应，则丁中有淡黄色沉淀产生，不能证明苯与溴发生了取代反应，D错误。 答案　B 9．(2024·广州天河中学模拟)高温下CaSO4和焦炭可发生反应：CaSO4＋CCaS＋CaO＋气体产物。某化学兴趣小组设计了下图实验装置探究气体产物的成分。已知B、C、D、E、F装置中的试剂均为足量。 下列叙述错误的是(　　) A．通入氮气可排尽装置中空气，防止氧气的干扰，a管的作用是平衡气压 B．若实验后酸性KMnO4溶液的颜色变浅、pH增大，则气体产物中含有SO2 C．若实验后Ba(OH)2溶液中产生白色沉淀，则气体产物中含有CO2 D．若实验后E装置中黑色固体变红、F装置中溶液变浑浊，则气体产物中含有CO 解析　如果不排尽装置中的空气，氧气与碳在高温下反应，会干扰气体产物的检验，a管可以起到平衡气压的作用，故A正确；酸性高锰酸钾溶液既要检验二氧化硫，又要除去二氧化硫，所以酸性高锰酸钾溶液颜色变浅，反应的离子方程式为5SO2＋2MnO＋2H2O===5SO＋2Mn2＋＋4H＋，反应后溶液中c(H＋)增大，pH减小，故B错误；C装置中产生的白色沉淀应为碳酸钡，据此可判断气体产物中含有CO2，故C正确；黑色氧化铜变为红色的铜，同时澄清石灰水变浑浊，说明气体产物中含有CO，故D正确。 答案　B 10．(2024·重庆十一中摸底)“化学多米诺实验”即只需控制第一个反应，利用反应中气体产生的压力和虹吸作用原理，使若干化学实验依次发生。下图是一个“化学多米诺实验”，已知：Cu2＋＋4NH3·H2O===4H2O＋[Cu(NH3)4]2＋(该反应产物可作为H2O2分解的催化剂)。 下列有关分析错误的是(　　) A．整套装置中一共只有3个氧化还原反应 B．为了保证实验成功，实验前必须检查整套装置的气密性 C．a的作用是平衡气压，便于稀硫酸顺利流下 D．I的作用是吸收挥发出的H2S气体 解析　涉及的氧化还原反应有锌与稀硫酸的反应、锌和铜离子的反应，过氧化氢的分解以及氧气和硫化氢的反应等，至少有4个氧化还原反应，故A错误；进行实验前必须进行的操作检查装置的气密性，一旦漏气实验失败，故B正确；B中稀硫酸和锌反应生成H2，压强增加，在A和B之间增设了导管a，其作用是平衡A和B内气压，使稀硫酸顺利流下，故C正确；硫化氢可与氢氧化钠溶液反应，则I的作用是吸收挥发出的H2S气体，避免污染环境，故D正确。 答案　A 11．氧钒(Ⅳ)碱式碳酸铵晶体难溶于水，是制备热敏材料VO2的原料，其化学式为(NH4)5[(VO)6(CO3)4(OH)9]·10H2O。实验室以VOCl2和NH4HCO3为原料制备氧钒(Ⅳ)碱式碳酸铵晶体的装置如下图所示。 已知：＋4价钒的化合物易被氧化，回答下列问题： (1)制备过程中，上述装置依次连接的合理顺序为e→________________________(按气流方向，用小写字母表示)。装置A中饱和NaHCO3溶液的作用是___________________ _____________________________________________________。 (2)连接好装置，检查气密性良好后，加入试剂，开始实验，先__________(填实验操作)，当装置B中溶液变浑浊时，关闭K1，打开K2，进行实验。 (3)写出装置D中生成氧钒(Ⅳ)碱式碳酸铵晶体的化学方程式为________________________________________________________________________。 解析　(1)由于＋4价钒的化合物易被氧化，因此装置D反应前需要用装置C产生的CO2排出装置内的空气，而装置C中产生的CO2中会混入HCl杂质，用装置A中的饱和NaHCO3溶液除去，用装置B检验CO2是否充满整个实验装置，故上述装置依次连接的合理顺序为e→a→b→f→g→c。 答案　(1)a→b→f→g→c　除去二氧化碳中的HCl杂质　(2)关闭K2，打开K1 (3)6VOCl2＋6H2O＋17NH4HCO3===(NH4)5[(VO)6(CO3)4(OH)9]·10H2O↓＋13CO2↑＋12NH4Cl 12．某同学在实验室采用下列装置探究CO和H2的转化，并检验部分产物。已知草酸(HOOC—COOH)在浓硫酸存在时加热分解为CO2、CO和H2O，E中的ZnO/CuO仅作催化剂，实验完毕，F中收集到纯净液体1.536 g，G中收集到的气体体积为89.6 mL(折算成标准状况，不包括通入的氦气)。 请回答下列问题： (1)B中盛放的试剂为__________。 (2)C中发生反应的离子方程式为______________________________________ __________________________________。 (3)向F中液体投入金属钠，有气泡产生，通过其他实验测得F中液体为纯净物，且其相对分子质量为32，则E中反应的方程式为_______________________________ _______________________________________________。 (4)有关装置G的操作叙述正确的是__________(填字母，下同)。 A．添加药品完毕，调整G中两液面相平，读得量气管的初始读数 B．当G中两液面差不再变化时，立即调整G中左右两侧液面相平，读得量气管的最终读数 C．初始读数时仰视，最终读数时俯视，导致测得气体体积偏大 (5)有关酒精灯操作的叙述正确的是__________。 A．先点A处酒精灯，后点E处酒精灯 B．先点E处酒精灯，后点A处酒精灯 C．先撤A处酒精灯，后撤E处酒精灯 D．先撤E处酒精灯，后撤A处酒精灯 (6)该实验中分两次通入定量氦气，第二次通入氦气的作用是__________ ______________________________________________________________。 (7)综合实验中的数据，反应完毕，剩余n(H2)＝__________mol。 解析　(4)添加药品完毕，调整G中两液面相平之前，应该先通入氦气赶走反应装置内的空气，避免发生爆炸，故A错误；当G中两液面差不再变化时，应该等气体恢复到室温时，再调整G中左右两液面相平，读得量气管的最终读数，故B错误；初始读数时仰视，最终读数时俯视，在量气管上的高度差变高，导致测得气体体积偏大，故C正确。(5)有关酒精灯操作的叙述，先点E处的酒精灯，让生成的CO和H2立即反应，后撤E处的酒精灯，因为第二次通氦气的目的是将反应器残留的CO和H2赶到E处反应，不能没有加热条件，因此正确的是B、C。(6)该实验中分两次通入定量氦气，第二次通入氦气的作用是将反应器残留的CO和H2赶到E处反应，否则定量实验测定的数据不准确。(7)综合实验中的数据，CO＋2H2CH3OH，生成甲醇0.048 mol，CO＋H2HCHO，生成甲醛0.001 mol，所以反应完毕，剩余n(H2)为0.003 mol。 答案　(1)碱石灰　(2)Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑ (3)CO＋2H2CH3OH、CO＋H2HCHO　(4)C　(5)BC　 (6)将反应器内残留的CO和H2全部转移到E处　(7)0.003 学科网（北京）股份有限公司 $$