内容正文:
5-2 气体的制取与净化
[答案见第189页]
一层基础训练
一、选择题
1.(2023·广东)下列说法正确的是( )。
A.天然气是可再生能源
B.天然气难溶于盐水
C.从m端进气可采集盐水
D.从n端进水可排天然气
2.(2023·四川自贡)医疗急救常用到的气体是( )。
A.氢气 B.氮气
C.氧气 D.二氧化碳
二、非选择题
3.(2024·青岛)气体的实验室制备是学生必备的实验技能,以下是实验室用于制取气体的部分装置,回答下列问题。
(1)实验室用过氧化氢溶液和二氧化锰固体混合制取氧气,应选用的发生装置是 (填字母),反应的化学方程式为
。
(2)小明同学通过三组实验对试剂进行优化选择:
①w g块状大理石、7%的稀盐酸
②w g块状大理石、7%的稀硫酸
③w g粉末状大理石、7%的稀盐酸
产生CO2的体积随时间变化曲线如图所示(已知酸足量且杂质不与酸反应)。实验①对应图中曲线 (填“甲”“乙”或“丙”),该反应的化学方程式为
。
若使用装置C收集二氧化碳,将燃着的木条放在导管口 (填“a”或“b”)处,观察到 则证明气体已经收集满。
(3)实验室制取少量氢气时,可选用装置D或E收集。由此推断,氢气具有的物理性质是 。
4.(2024·四川乐山)氨气(NH3)是生产氮肥的重要原料,合成氨工业的发展很大程度上解决了全球粮食不足的问题。一种以水煤气和空气为主要原料,生产NH3和物质X的工艺流程如图所示(部分反应条件已略去)。
回答下列问题:
(1)工业上利用氧气和氮气的 不同,分离液态空气获得氮气。
(2)根据信息,写出“步骤①”水煤气中的CO和水蒸气在催化剂条件下发生反应的化学方程式: 。
(3)氨的催化氧化是硝酸工业的基础,该反应的化学方程式为4NH3+5O24R+6H2O,则R的化学式为 。
5.(2023·湖南怀化)下图是实验室常用的装置。
B C
请回答下列问题:
(1)写出标号①的仪器名称: 。
(2)写出实验室用A装置(不考虑棉花)制取氧气的化学方程式: ,若要收集较纯净的氧气应选用的装置是 (填字母),实验结束后应 (填字母序号)。
a.先将导管从水槽中取出,再熄灭酒精灯
b.先灭酒精灯,再将导管从水槽中取出
(3)实验室若选用C装置作为制取CO2的发生装置,其优点是 ;
写出实验室制取CO2的化学方程式: ,若用G装置收集CO2,气体应从 (填“a”或“b”)端通入。
(4)乙炔(C2H2)是一种密度比空气小、难溶于水的气体,实验室常用块状电石(主要成分是CaC2)和水在常温下制取乙炔气体,该反应非常剧烈,且会放出大量的热。为得到平稳的气流,应选择 (填字母)作为制取乙炔的发生装置,可选用 (填字母)装置收集乙炔气体。
6.(2023·江西)下图是氧气的实验室制取与性质的有关实验示意图。
图一
图二
(1)图一中仪器①的名称是 。
(2)实验室用装置A制取氧气的化学方程式为 。
加热试剂前使试管均匀受热的具体操作是 。
(3)欲收集一瓶干燥的氧气,可从图一中选择的收集装置是 (填序号)。
(4)图二为木炭在氧气中燃烧的实验。为检验产物二氧化碳,Ⅳ中倒入的试剂为 。对比步骤Ⅰ和Ⅱ的木炭燃烧情况,得出可燃物燃烧的条件之一是 。
7.(2023·四川广安)下图是实验室制取气体常用的发生装置和收集装置,结合图示,回答下列问题:
(1)图中仪器甲的名称是 。
(2)若实验室用高锰酸钾制氧气,应在装置A的试管口 。
(3)若实验室用装置B制取氧气,其反应的化学方程式为
。若用装置E收集氧气,验满时,应将带火星的木条置于装置E的 (填“a”或“b”)处。
(4)装置B、C均可用作实验室制取二氧化碳和氢气的发生装置,两者相比,装置C的优点是 。8.(2023·湖北咸宁)根据下列实验装置图,回答有关问题。
(1)仪器a的名称为 。
(2)实验室用高锰酸钾制取并收集氧气,可选择的装置组合是 (填字母)。
(3)写出实验室制取二氧化碳的化学方程式: ,若用F装置
收集二氧化碳,应将气体从导管口 (填“b”或“c”)通入。
9.(2023·四川宜宾)氢气作为一种清洁、高能燃料,越来越受到人们关注。某小组同学设计下图所示装置制取氢气并验证氢气在空气里燃烧。
回答下列问题:
(1)仪器a的名称是 。
(2)图①中,发生反应的化学方程式是 。除采用图示方法外,还可以用 法收集氢气。
(3)点燃氢气前应先检验氢气的纯度。操作:试管中的水排尽后, ;若发出 ,表明气体不纯。
(4)如图②,在尖嘴管管口点燃纯净的氢气,上方罩一个冷而干燥的小烧杯。观察到的现象:纯净的氢气在空气中安静燃烧,
。
二层能力提升
一、选择题
1.(2023·山东济宁)某同学按图示装置进行实验(所需的夹持仪器已省略),能够达到实验目的的是( )。
选项
制备气体
试剂a
试剂b
A
CO2
稀盐酸
碳酸钠
B
O2
双氧水
二氧化锰
C
H2
稀硫酸
锌粒
D
O2
稀硫酸
高锰酸钾
二、非选择题
2.(2024·青岛)化学小组同学在实验室制取并探究二氧化碳的性质。请根据图示回答问题:
(1)写出图中仪器的名称:① 、② 。
(2)实验室用大理石和稀盐酸制取二氧化碳,应选择的装置组合是 (填字母)。收集气体后如D图所示,做二氧化碳使蜡烛熄灭的实验,可以说明二氧化碳的一条物理性质是 。
(3)实验室可以用过氧化氢溶液与二氧化锰反应制取氧气,该反应的化学方程式是
。
实验室还可以用加热氯酸钾固体和二氧化锰固体混合物的方式制取氧气,应选择的装置组合是 (填字母),若用E收集氧气,则气体应从 (填“a”或“b”)端进入。
3.(2024·青岛)根据以下实验装置图,回答相关问题:
(1)仪器①的名称为 。实验室常用过氧化氢溶液和二氧化锰混合制取氧气,发生反应的化学方程式为
,用收集的氧气完成如图F所示
铁丝燃烧的实验,集气瓶中预先装少量水的原因是 。
(2)实验室制取二氧化碳,选用的发生装置是 (填装置),用装置C收集二氧化碳时验满的方法是 。
(3)装置G可用于气体的收集、检验、除杂和体积的测量等,用该装置不能完成的实验是 (填字母)。
A.气体从b端通入,收集氧气
B.瓶内装有澄清石灰水,气体从a端通入,检验氧气中是否混有二氧化碳
C.瓶内装有氢氧化钠溶液,气体从a端通入,吸收一氧化碳中混有的二氧化碳
D.在b端接量筒,瓶内装满水,氧气从a端通入,测量气体的体积
4.(2023·四川自贡)化学是一门以实验为基础的科学。根据下列实验装置图,回答有关问题:
(1)写出标示数字的仪器名称:① ,② 。
(2)实验室用大理石和稀盐酸制取二氧化碳,应选用的发生装置为 (填字母,下同),收集装置为 ,若要制取干燥的二氧化碳,需要在发生装置和收集装置之间连接 装置。
(3)实验室用高锰酸钾制取氧气,反应的化学方程式为 ,
该反应属于四种基本反应类型中的 反应,该实验的发生装置可选用 (填字母),若用E装置收集到的氧气不纯,可能的原因是 (写出一点即可)。
5.(2023·广东深圳)实验室现有KMnO4、块状大理石、稀盐酸、棉花。
(1)亮亮根据现有试剂制取氧气,反应的化学方程式为 。
制取一瓶较干燥的O2应选择的发生装置和收集装置是 (填字母)。
(2)根据现有试剂选用 和稀盐酸反应制取CO2,化学方程式为
〖CD#14〗。
(3)实验废液不能直接倒入下水道,取少量制备CO2后的废液于试管中,加入几滴 (填“紫色石蕊溶液”或“无色酚酞溶液”),溶液变红,则溶液显酸性。6.(2023·黑龙江龙东)根据如图实验装置,回答下列问题:
(1)写出图中仪器a的名称: 。
(2)写出实验室用A装置制取氧气的反应方程式: ,实验室要得到比较纯净的氧气通常选用 (填字母)装置收集,若用此收集方法收集到的O2不纯净的原因: (写一点即可)。
(3)实验室制取二氧化碳的反应原理: (用化学方程式表示),B、C装置均可作为实验室制取CO2的发生装置,与B相比,选用C装置的优点是 ;检验CO2的方法: (用化学方程式表示)。
(4)若用装置E收集满一瓶O2后,再向瓶中注水排出瓶中气体,水应从 (填“①”或“②”)端进入。
7.(2023·黑龙江齐齐哈尔)实验室里现有氯酸钾、二氧化锰、稀硫酸、石灰石和稀盐酸,以及下列仪器:
(1)仪器①的名称是 。
(2)利用上述仪器和试剂可以制取氧气,反应的化学方程式为 。
排水法收集的氧气不纯,可能的原因是 (答一点即可)。
(3)利用上述仪器和试剂制取较大量二氧化碳,你选择的仪器是 (填序号),试剂是 。写出检验二氧化碳的方法: 。
8.(2023·黑龙江绥化)如下是实验室制取某些气体的装置图,回答问题。
(1)仪器a的用途是 。
(2)写出实验室用B装置制取氧气的化学方程式: ,其基本反应类型是 反应,装置B相对于装置C,其优点是 。
(3)比较用大理石和稀盐酸制取二氧化碳与用过氧化氢溶液制取氧气的实验,两者的共同点是 (填字母)。
A.发生装置可以相同
B.都可以用二氧化锰作催化剂
C.完全反应后剩余固体成分相同
D.收集装置可以相同
(4)A装置中试管口略向下倾斜的原因是 。
(5)用E装置收集氢气时,开始收集的适宜时刻是 。
(6)氯化氢气体具有刺激性气味,极易溶于水,密度比空气大。实验室可以用加热氯化钠固体和浓硫酸的混合物来制取,应选用的发生装置是 (填字母)。
9.(2023·四川成都)学习小组开展了“设计和制作简易供氧器”的实践活动。
某品牌制氧机的制氧剂为过碳酸钠(化学式2Na2CO3·3H2O2,相对分子质量为314,白色固体)和二氧化锰。制氧过程的反应为2(2Na2CO3·3H2O2)4Na2CO3+6H2O+3O2↑,该反应为放热反应。
图1
【活动一】认识制氧机
(1)观察窗的作用是 。
(2)加湿仓的作用是 。
【活动二】选择制氧剂
实验一:过氧化氢
小组设计了图2实验装置,用表中溶质质量相等的四组过氧化氢溶液进行实验。在集气瓶中加满水,锥形瓶中加入0.2 g MnO2,注入溶液,记录并处理20 min内数据如图3。
编号
浓度/%
体积/mL
①
5
9.11
②
15
2.89
③
25
1.66
④
30
1.37
图2
图3
(3)检查图2装置气密性的操作是
。
(4)反应的化学方程式为 。
(5)④比③产氧量少,可能的原因是 。
实验二:过碳酸钠
往锥形瓶中加入a g过碳酸钠、0.2 g MnO2和9.11 mL水,待反应完全后收集到约159.1 mL水(产生氧气的量与上表中试剂得到氧气的最大量相等)。其他试剂质量不变,再分别用不同体积的水进行实验。记录并处理20 min内数据如图4。
图4
(6)a= g。(氧气密度为1.43 g/L,忽略其他因素的影响)。
(7)由图4可得出的结论是
。
【活动三】制作供氧器
(8)综合分析,选用过碳酸钠作制氧剂的理由是 。
(9)学习小组利用身边物品自制了如图5的简易供氧器。与真实产品对比中,形成的观点不正确的是 (填字母)。
图5
A.产氧和洗气装置组合不用一体化
B.内部气体流向采用高进低出方式
C.特定需求是选择制氧方法的重要依据
D.制氧机要符合美学、工程、安全等标准
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5-2 气体的制取与净化
【备考分层精练】
一层基础训练
1.B 2.C
3.(1)B 2H2O22H2O+O2↑
(2)乙 CaCO3+2HCl═CaCl2+H2O+CO2↑ b
燃着的木条熄灭 (3)难溶于水,密度比空气小
4.(1)沸点 (2)CO+H2OCO2+H2 (3)NO
5.(1)试管 (2)2KClO32KCl+3O2↑或
2KMnO4≜K2MnO4+MnO2+O2↑ F a
(3)可以控制反应的发生和停止 CaCO3+2HCl═CaCl2+H2O+CO2↑ a (4)B E或F或G
6.(1)铁架台
(2)2KClO32KCl+3O2↑ 来回移动酒精灯
(3)C (4)澄清石灰水 温度达到可燃物的着火点
7.(1)水槽 (2)放一小团棉花 (3)2H2O22H2O+O2↑ b (4)随时控制反应的发生与停止
8.(1)集气瓶 (2)AC(或AE或AF)
(3)CaCO3+2HCl═CaCl2+H2O+CO2↑ c
9.(1)水槽 (2)Zn+H2SO4═ZnSO4+H2↑ 向下排空气 (3)用拇指堵住集满氢气的试管口,靠近火焰,移开拇指点火 尖锐的爆鸣声 (4)火焰为淡蓝色,罩在火焰上方的烧杯内壁上有水雾出现
二层能力提升
1.C
2.(1)①水槽 ②分液漏斗 (2)C 密度比空气大
(3)2H2O22H2O+O2↑ B a
3.(1)分液漏斗 2H2O22H2O+O2↑ 防止溅落的高温熔融物炸裂瓶底 (2)A 把燃着的木条放在集气瓶口,如果木条熄灭,证明二氧化碳已集满 (3)AD
4.(1)①长颈漏斗 ②集气瓶 (2)B C F
(3)2KMnO4≜K2MnO4+MnO2+O2↑ 分解 A 集气瓶内没有装满水或收集氧气过早
5.(1)2KMnO4≜K2MnO4+MnO2+O2↑ AC
(2)块状大理石 CaCO3+2HCl═CaCl2+H2O+CO2↑
(3)紫色石蕊溶液
6.(1)长颈漏斗 (2)2KClO32KCl+3O2↑ D
没有等到气泡均匀连续冒出时就开始收集或收集前集气瓶内没有装满水(合理即可) (3)CaCO3+2HCl═CaCl2+H2O+CO2↑ 可以控制反应速率 CO2+Ca(OH)2═CaCO3↓+H2O (4)①
7.(1)集气瓶 (2)2KClO32KCl+3O2↑ 未等导管口出现连续均匀气泡就开始收集或收集前集气瓶内没有装满水(合理即可) (3)①②⑦⑧ 石灰石和稀盐酸 通入澄清石灰水中,若澄清石灰水变浑浊,证明是二氧化碳
8.(1)用于加热(或作热源) (2)2H2O22H2O+O2↑
分解 能控制反应速率 (3)AD (4)防止冷凝水倒流使试管炸裂 (5)导管口有连续均匀气泡冒出时 (6)D
9.(1)观察是否有气泡和产生气体的快慢 (2)洗气,使氧气具有一定的湿度 (3)堵住末端导管口,将注射器活塞拉动到一定位置,松开手后,活塞回到原位置
(4)2H2O22H2O+O2↑ (5)反应放出大量热,使反应物减少 (6)1.4 (7)过碳酸钠的产氧速率随加水量的增加而增大 (8)便于携带,能持续平稳地提供氧气 (9)A
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