内容正文:
海水中重要元素——钠和氯
第二章
微专题突破3 实验室中气体制取装置的设计
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课末·随堂演练
课时作业(九)
阶段重点突破练(四)
【例题】(2023·江苏卷)实验室制取的实验原理及装置均正
确的是( )
A. 制取
Cl2 B. 除去Cl2中的
HCl C. 收集
Cl2 D. 吸收尾气中的
Cl2
A. A B. B C. C D. D
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答案 C
解析 实验室制取氯气使用的是浓盐酸和MnO2反应,不能使
用稀盐酸,A项错误;除去Cl2中的HCl可将气体通入饱和食盐
水中,注意长口进入便于充分吸收,应该长进短出,B项错
误;氯气密度大于空气,可用向上排空气法收集氯气,多功能
瓶收集气体注意长进短出,C项正确;对氯气的尾气处理应选
择氢氧化钠溶液吸收,水吸收效果不好,D项错误。
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1. 气体制备的基本思路
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2. 常见的发生装置
依据所用药品的状态和反应时是否需要加热,可把气体的发生
装置归纳为三类:
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原理 类型 装置 实例
根据反应物的状态和反应条件选择装置 固体+固体
气体 制备O2
固体+液体
气体 制备Cl2
固(或液)体+液体 气体 制备
CO2、H2
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3. 净化装置
杂质气体易溶于水的可用水来吸收;酸性气体杂质可用碱性物
质吸收;碱性气体杂质可用酸性物质吸收;能与杂质气体发生
反应生成沉淀或可溶性物质的物质,也可作为吸收剂;水蒸气
为杂质时,可用干燥剂吸收。
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气体 所含杂质 净化所需试剂 净化装置
O2 Cl2 氢氧化钠溶液
CO2 HCl 饱和碳酸氢钠溶液
Cl2 HCl 饱和食盐水
CO CO2或H2O 碱石灰
N2 O2 灼热的铜网
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4. 收集装置
根据气体的溶解性及气体的密度确定气体的收集方法。
收集方法 收集气体的类型 收集
装置 可收集的气
体(举例)
排水法 难溶于水或微溶于水,又
不与水反应的气体
O2、H2、
N2等
排空
气法 向上
排空
气法 相对分子质量大于空气平
均相对分子质量的气体 Cl2、SO2、
NO2、CO2
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收集方法 收集气体的类型 收集
装置 可收集的气
体(举例)
排空
气法 向下
排空
气法 相对分子质量小于空气平
均相对分子质量的气体 H2、NH3
注:空气的平均相对分子质量为29。
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5. 尾气处理
常见的尾气处理(吸收)方法:
a用于吸收溶解或反应速率不是很快的气体,不易引起倒吸,
如NaOH溶液吸收氯气、CO2。
b用于收集少量气体。
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c、d用于收集极易溶解或反应且速率很快的气体,如HCl、
HBr、NH3等;其中d吸收量少。
e用于处理难以吸收的可燃气体,如H2、CO等。
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1. 在实验室采用如图装置制备气体,下列组合合理的是(夹
持装置已略去)( )
选项 化学试剂 制备的气体
A 稀盐酸与碳酸氢钠 CO2
B 稀硫酸与铝 H2
C 过氧化氢与二氧化锰 O2
D 浓盐酸与二氧化锰 Cl2
A. A B. B C. C D. D
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答案 B
解析 由实验装置图可知,制备气体的反应为固液不加热的反
应,收集气体的装置为向下排空气法收集密度小于空气的气体
的装置。二氧化碳的密度大于空气,不能用向下排空气法收
集,A项错误;稀硫酸与铝反应生成硫酸铝和氢气,氢气的密
度小于空气,能用向下排空气法收集,B项正确;氧气的密度
大于空气,不能用向下排空气法收集,C项错误;二氧化锰与
浓盐酸共热反应制备氯气,常温下不反应,且氯气的密度大于
空气,不能用向下排空气法收集,D项错误。
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2. 实验室使用浓盐酸、二氧化锰共热制氯气,并用氯气和氢
氧化钙反应制取少量漂白粉(该反应放热)。氯气和氢氧化钙
在温度较高时会生成副产物氯酸钙,甲、乙、丙三位同学分别
设计了三个实验装置如下图所示:
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(1)请写出实验室使用浓盐酸、二氧化锰共热制氯气的离子
方程式: 。
解析 由实验装置图可知,甲同学的装置设计了冷凝管装置,
能防止温度高可能发生副反应,但制备氯气的装置不能控制浓
盐酸的加入量,且没有吸收尾气装置,会造成环境污染;乙同
学设计的装置能控制浓盐酸的加入量,有吸收尾气装置不会造
成环境污染,但无冷凝装置会导致副反应的发生,且澄清的石
灰水中氢氧根离子浓度低,不利于漂白粉的制备;
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丙同学设计的装置能控制浓盐酸的加入量,使用消石灰制备漂
白粉的效率高,但无冷凝装置会导致副反应发生,无尾气吸收
装置,会污染环境。(1)实验室使用浓盐酸、二氧化锰共热
制氯气的反应为二氧化锰与浓盐酸共热反应生成氯化锰、氯气
和水,反应的离子方程式为MnO2+4H++2Cl- Mn2++
Cl2↑+2H2O。
答案 (1)MnO2+4H++2Cl- Mn2++Cl2↑+2H2O
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(2)哪位同学的装置能够有效地防止副反应的发
生? 。
解析 (2)由分析可知,甲同学的装置设计了冷凝管装置,
能防止温度高可能发生副反应。
答案 (2)甲
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(3)请写出氯气和氢氧化钙制备漂白粉的化学方程
式: 。
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解析 (3)氯气和氢氧化钙制备漂白粉的反应为消石灰与空
气反应生成氯化钙、次氯酸钙和水,反应的化学方程式为
2Ca(OH)2+2Cl2 CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O。
答案 (3)2Ca(OH)2+2Cl2 CaCl2+Ca(ClO)2+
2H2O
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(4)上述装置中,甲由A、B两部分组成,乙由C、D、E三部
分组成,丙由F、G两部分组成,从上述甲、乙、丙三套装置
中选出合理的部分(按气流从左至右的流向)组装一套较完善
的实验装置(填所选部分的字母) 。
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解析 (4)由分析可知,由甲、乙、丙三套装置中选出合理
的部分组装一套较完善的实验装置为FBE。
答案 (4)FBE
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3. 实验室可用氯气与金属铁反应制备无水三氯化铁,该化合
物呈棕红色、易潮解,100 ℃升华。如图是两个学生设计的实
验装置,在左边的反应装置相同,而右边的产品收集装置则不
同,分别如图(Ⅰ)(Ⅱ)所示。试回答:
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(1)B中反应的化学方程式为
。
答案 (1)4HCl(浓)+MnO2 MnCl2+Cl2↑+2H2O
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(2)D中的反应在开始前,需排除装置中空气,应采取的方法
是 。
答案 (2)反应进行一段时间后,看到黄绿色气体充满装
置,再开始加热D
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(3)D中反应的化学方程式为
。
答案 (3)2Fe+3Cl2 FeCl3
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(4)装置(Ⅰ)的主要缺点是
。
答案 (4)易被产品堵塞,尾气排入空气中污染环境
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(5)装置(Ⅱ)的主要缺点是 。如果选用此
装置来完成实验,则必须采取的改进措施是
。
答案 (5)易潮解 在瓶E和F之间连接装有干燥剂的装置
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课末·随堂演练
1. (Cl-的检验)检验Cl-时要用到AgNO3溶液和稀HNO3,其
中加入稀HNO3的目的是( )
A. 加速反应的进行
B. 排除某些杂质离子的干扰
C. 生成不溶于水的沉淀
D. 增大沉淀的生成量
答案 B
解析 加入稀硝酸的目的主要是排除C 等的干扰。
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2. (综合应用)实验室制取氧气的试管壁粘附有MnO2,除去
MnO2,可用的试剂为( )
A. 蒸馏水 B. KOH溶液
C. 稀盐酸 D. 热的浓盐酸
答案 D
解析 MnO2与蒸馏水、氢氧化钾溶液、稀盐酸均不反应,能
与热的浓盐酸反应生成二氯化锰、氯气和水,则除去粘附的
MnO2可用的试剂是热的浓盐酸,故选D项。
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3. (Cl2的实验室制法)下列关于氯气的制备叙述正确的是
( )
A. 通常情况下氯气比空气重,可以用向上排空气法收集Cl2
B. 氯气能溶于水,因此不能用排液体的方法收集
C. 常用干燥的淀粉碘化钾试纸检验氯气
D. 液氯可储存于钢瓶中,因此氯水也可储存于钢瓶中
答案 A
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解析 氯气能溶于水,但是可以用排饱和食盐水的方法收集氯
气,B项错误;常用湿润的淀粉碘化钾试纸检验氯气,C项错
误;干燥的氯气常温下与铁不反应,所以液氯可储存于钢瓶
中,便于运输和使用,但氯水中含有盐酸和次氯酸,盐酸、次
氯酸都具有酸性,能与钢瓶中的铁反应,所以氯水不能储存于
钢瓶中,D项错误。
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4. (Cl-的检验)下列说法正确的是( )
A. Cl-和Cl2都有毒
B. 将AgNO3溶液滴入甲溶液中,若出现白色沉淀,则说明甲
溶液中含有Cl-
C. 将NaCl溶液滴入AgNO3溶液中或将Cl2通入AgNO3溶液中均
会出现白色沉淀
D. 含Cl-的溶液和氯水一样均呈黄绿色
答案 C
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解析 Cl-无毒,Cl2有毒,A项错误;若甲溶液中有C 、S
,加AgNO3溶液后也会生成白色沉淀,B项错误;NaCl溶
液或氯水中均有Cl-,都可与AgNO3溶液反应生成AgCl白色沉
淀,C项正确;Cl-在溶液中无色,D项错误。
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5. (综合应用)某化学活动社团为了探究氯气的实验室制
法、性质和用途,设计如下实验。
回答下列问题:
(1)仪器a的名称为 ,A装置中发生反应的化学方
程式为 。
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解析 本实验的目的,是制取Cl2,并探究氯气的化学性质,A
装置制取Cl2,B装置除去Cl2中混有的HCl,则B中为饱和食盐
水,D装置干燥Cl2,F装置探究Cl2与Fe的反应,G装置吸收Cl2
尾气,C、E装置用于检验Cl2的漂白性,以此解题。(1)由图
可知,仪器a的名称为分液漏斗;由分析可知,A为制备氯气,
其中的方程式为:MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O。
答案 (1)分液漏斗 MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑
+2H2O
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(2)B中的试剂为 ,作用是
。
解析 (2)由分析可知,B中的试剂为饱和食盐水;作用是除
去氯气中的HCl气体。
答案 (2)饱和食盐水 除去氯气中的HCl气体
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(3)C、E中有色布条褪色的是 (填“C”或“E”)。
解析 (3)干燥的氯气没有漂白性,装置D为干燥氯气的装
置,则C、E中有色布条褪色的是C。
答案 (3)C
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(4)F装置中发生反应的化学方程式为
。
解析 (4)F装置中氯气和铁发生反应生成氯化铁,方程式
为:2Fe+3Cl2 2FeCl3。
答案 (4)2Fe+3Cl2 2FeCl3
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(5)若将氯气通入冷的石灰乳中,可以制得漂白粉,漂白粉
的有效成分是 (填化学式)。
解析 (5)将氯气通入冷的石灰乳中,可以制得漂白粉,主
要成分是CaCl2、Ca(ClO)2,有效成分是Ca(ClO)2。
答案 (5)Ca(ClO)2
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课时作业(九)
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阶段重点突破练(四)
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化学 必修 第一册
制 作 者:状元桥
适用对象:高中学生
制作软件:Powerpoint2010、
Photoshop cs3
运行环境:WindowsXP以上操作系统
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