专题突破3 涉及气体制备的综合实验 练习-2025-2026学年高一上学期化学人教版必修第一册

专题突破3 综合实验 考向1　实验安全 1．实验室中，下列行为不符合安全要求的是(　　) A．在通风橱内制备有毒气体 B．大量氯气泄漏时，迅速离开现场并尽量往低处去 C．金属钠不慎着火时，立即用沙土覆盖 D．闻气体时，用手在瓶口轻轻扇动，使少量气体飘进鼻孔 4．在实验室做H2在氯气中燃烧实验中，下列标志的要求不需要的是（ ） A． B． C． D． 考向2　实验装置的正确选择 2. 实验室制备下列几种气体，所选试剂、制备装置及收集方法均正确的是(　　) 选项 气体 试剂 制备装置 收集方法 A Cl2 MnO2＋浓盐酸 ① ⑤ B H2 Zn＋稀H2SO4 ② ③ C O2 MnO2＋H2O2溶液 ① ③ D CO2 CaCO3＋稀H2SO4 ② ④ 3．用下列仪器或装置进行相应实验，不能达到实验目的的是(　　) A．实验室制二氧化碳 B．证明酸性高锰酸钾溶液有氧化性 C．分离粗盐中的不溶物 D．制备氢氧化铁胶体 5．实验室中利用铁片和稀硫酸反应制备氢气，下列措施不能增大氢气生成速率的是（ ） A．适当升高温度 B．用铁粉代替铁片 C．用浓硫酸替换稀硫酸 D．滴加少量CuSO4溶液 6．下列有关HCl的尾气处理装置最恰当的是（ ） A． B． C． D． 7. 如图所示，实验室欲制取纯净干燥的氯气。下列说法不正确的是(　　) A. 装置接口按气流方向的连接顺序为a→d→e→h→i→f→g→b B. ①中发生反应：2KMnO4＋16HCl(浓) === 2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O C. ⑤利用了浓硫酸的吸水性 D. 可用澄清石灰水替代②中的NaOH溶液 考向3　综合型实验探究 8. 一氧化二氯(Cl2O)是国际公认的高效、安全的灭菌消毒剂，与有机物接触时会发生爆炸，它的一种制备原理为HgO＋2Cl2=== HgCl2＋Cl2O。已知：Cl2O的沸点为3.8 ℃；Cl2的沸点为－34.6 ℃。下列说法错误的是(　　) A. 装置A中发生反应：MnO2＋4H＋＋2Cl－Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O B. 装置B、C中盛装的试剂依次是饱和食盐水、浓硫酸 C. 装置D与E之间不能使用橡胶管连接 D. 装置E中逸出气体的主要成分为Cl2O 9. 某同学为探究Na与CO2的反应，设计如图装置。下列说法正确的是(　　) A. 反应时应先加热，将Na熔化，再通CO2 B. 可在装置B中盛放饱和碳酸钠溶液来除去CO2中混有的HCl C. 硬质玻璃管壁上有可燃的黑色固体产生，说明Na可置换出CO2中的C D. 装置D后需连接尾气处理装置，防止污染空气 10. 已知Na2O2具有氧化性，H2具有还原性，根据氧化还原反应知识推测两者可发生反应，为验证推测结果，设计如图装置进行实验。已知：3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2。 步骤1：组装好仪器后检查装置气密性，装入药品； 步骤2：打开K1、K2，在气体流经装置D时，未观察到明显现象； 步骤3：用小试管收集装置E管口处气体并检验纯度，再点燃D处酒精灯，加热至Na2O2逐渐熔化，反应一段时间后，停止加热，充分冷却，观察到淡黄色粉末慢慢变白，无水硫酸铜粉末未变蓝色。 根据实验过程及现象回答下列问题： (1)装置A的作用为________________。 (2)步骤3中，“用小试管收集装置E管口处气体并检验纯度”的原因是________________________，停止加热时，应先熄灭________(填“B”或“D”)处的酒精灯。 (3)装置C中所盛放的试剂为________(填名称，任写一种)，作用为____________________。 (4)写出Na2O2和H2反应的化学方程式：______________________________。 11. POCl3(三氯氧磷)常温下为无色透明的发烟液体，是一种化工原料，利用O2和PCl3为原料可制备POCl3， 其制备装置如图所示(夹持装置略去)。已知PCl3和POCl3的性质如表：　 熔点/℃ 沸点/℃ PCl3 －112.0 76.0 POCl3 1.25 106.0 请根据已知信息回答下列问题： (1)仪器甲的名称为________________。 (2)装置A中发生反应的化学方程式为__________________________________。 (3)装置B可通过观察气泡产生的快慢判断气体流速，还具有________________的作用。 (4)控制反应温度在60～65 ℃的原因是_________________________________________。 (5)写出该方法制备POCl3的化学方程式并用双线桥法标出电子转移的方向和数目：______________________________________。 12．氨基钠()是重要的化学试剂，实验室可通过与制备氨基钠。已知：几乎不溶于液氨，易与水、氧气等反应。回答下列问题： (1)工业合成氨以粗氮(含、、杂质)为原料制备。已知：醋酸二氨合亚铜溶液能吸收，但易被氧化，失去吸收的能力；联苯三酚碱性溶液能定量吸收。粗氮“净化”时，选择下图中的装置，其连接顺序为发生装置→__→__→__→__→__ (按气流方向，用小写字母表示) 。 (2)下图为制备氨基钠的装置图，请写出制备的化学方程式： 。装置D的用途为 。经分析该套装置设计上有一处明显缺陷，改进方法是 (用文字描述)。 (3)已知氨基钠与水反应生成一种气体与一种碱，请写出该反应的化学方程式： 。 专题突破3 综合实验答案解析 1.B 【详解】A．氯气有毒，制备氯气应在通风橱中进行，故A正确； B．氯气密度大于空气的密度，大量氯气泄漏时，迅速离开现场并尽量往高处去，故B错误； C．钠以及过氧化钠均与水反应，金属钠不慎着火时，立即用沙土覆盖，故C正确； D．闻气体时正确的操作为：用手轻轻扇动，使少量气体飘进鼻孔，故D正确； 故选B。 2. B　【详解】Cl2易溶于水且密度大于空气，常使用向上排空气法收集，收集方法应选④，A错误；Zn与稀H2SO4反应有H2生成，所需制备装置为固－液不加热型，H2不溶于水，常使用排水法收集，B正确；实验室用MnO2与H2O2溶液制O2时，所需制备装置为固－液不加热型，C错误；实验室使用CaCO3和稀盐酸制CO2，若使用H2SO4，生成的CaSO4为微溶物，会附着在CaCO3表面阻止反应进一步发生，D错误。 3.D 【详解】A．固体碳酸钙和液体稀盐酸混合不需要加热制取二氧化碳，长颈漏斗下端浸没在稀盐酸中，二氧化碳密度比空气大，使用向上排空气法收集气体，装置正确，A不符题意； B．酸性高锰酸钾溶液将过氧化氢氧化生成氧气，有气泡冒出，可证明其氧化性，B不符题意； C．采用过滤的方法实现固液分离，该装置正确，C不符题意； D．氢氧化铁胶体的制取利用氯化铁和沸水来制取，用氢氧化钠会生成红褐色沉淀，不能达到实验目的，D符合题意； 答案选D。 4.D 【详解】A．护目镜图标，进行化学实验都需要佩戴护目镜以保护眼睛，A正确； B．明火图标，实验中需要点燃氢气，用到明火，B正确； C．洗手图标，实验结束后，离开实验室需要用肥皂洗手，C正确； D．禁止吸烟图标，与化学实验无关，是实验室场地要求，D错误； 答案选D。 5.C 【详解】A．适当升高温度，能增大反应速率，A不符合题意； B．用铁粉代替铁片，可增大反应物接触面积，能增大反应速率，B不符合题意； C．用浓硫酸替换稀硫酸，可使铁表面被钝化，反应会停止，C符合题意； D．滴加少量CuSO4溶液，被Fe置换生成Cu，使反应体系出现原电池结构，可增大反应速率，D不符合题意； 故选C。 6.D 【详解】A． ，该装置中氨气容易把水排出U形管， A不适合； B．，该装置中小漏斗伸入水中过多，容易引起倒吸，B不适合； C．，该装置中导气管伸入水中，容易引起倒吸，C不适合； D．，该装置中有两个球形容器，既可以防止倒吸，又可以防止将水排出，故D最恰当。本题选D。 7. D　【详解】①为Cl2的制备装置，制得的Cl2中混有HCl、H2O，先用③除去HCl，再用⑤干燥，干燥的Cl2用④进行收集，最后用②吸收逸出的Cl2，A正确；浓盐酸与KMnO4反应生成Cl2、KCl、MnCl2和H2O，题给方程式符合守恒原则，B正确；浓硫酸的作用是干燥氯气，利用的是浓硫酸的吸水性，C正确；澄清石灰水中Ca(OH)2浓度较小，吸收不完全，D错误。 8. D　【详解】装置A为Cl2的制备装置，浓盐酸与MnO2反应生成MnCl2、Cl2和H2O，根据守恒原则即可写出反应的离子方程式，A正确；装置A制得的Cl2中含有HCl，可用饱和食盐水除去，再用浓硫酸干燥，B正确；由题干信息可知，Cl2O与有机物接触时易爆炸，装置D中生成Cl2O，橡胶管的材料属于有机物，故装置D、E之间不能用橡胶管连接，C正确；装置D中生成的Cl2O和未完全反应的Cl2均进入装置E，结合已知信息中Cl2O的沸点为3.8 ℃、Cl2的沸点为－34.6 ℃可知，在－12 ℃的冰盐水水浴中，Cl2O冷却为液态，收集在装置E中，故装置E中逸出气体的主要成分为Cl2，D错误。 9. C　【详解】为避免Na和氧气反应，反应前应先通入CO2，排尽装置中的空气，再加热Na，A错误；应使用饱和碳酸氢钠溶液除去CO2中的HCl，B错误；硬质玻璃管壁上有可燃的黑色固体生成，说明有碳单质生成，发生反应：4Na＋3CO22Na2CO3＋C，C正确；该实验尾气只有CO2，CO2不是大气污染物，无需尾气处理，D错误。 10. (1)产生水蒸气　(2)防止氢气不纯导致爆炸　D　(3)碱石灰　干燥氢气　(4)Na2O2＋H22NaOH 【解析】(2)氢气为可燃性气体，不纯时会发生爆炸，故需检验氢气的纯度；需要持续通入氢气至产品冷却，故应先熄灭D处酒精灯。 (3)装置B中未反应完全的水蒸气随H2一起进入装置D，会干扰实验，因此需除去水蒸气。装置C为球形干燥管，只能盛放固体干燥剂，且H2为中性气体，则装置C中所盛放的试剂可以为碱石灰。 (4)由“淡黄色粉末慢慢变白，无水硫酸铜粉末未变蓝色”可知，没有H2O生成，反应生成NaOH，结合守恒原则可写出反应的化学方程式。 11. (1)三颈烧瓶　(2)2KMnO4 K2MnO4＋MnO2＋O2↑　(3)调节压强　(4)温度过低反应速率较慢，温度过高PCl3挥发 (5) 【解析】(3)装置B中的长颈漏斗可以调节装置内气体压强，使装置B起到安全瓶的作用。 (4)PCl3的沸点为76.0 ℃，控制反应温度在60～65 ℃，可加快反应速率，减少PCl3挥发。 12.(1)cdefa (2) 防止、被空气氧化 在装置N后接一个盛有稀硫酸的洗气瓶 (3) 【解析】（1）粗氮中杂质CO2会导致溶液碱性减弱甚至与酚盐反应导致影响O2的吸收，故需要在第一步时先通过碱石灰，醋酸二氨合亚铜溶液能吸收CO，但易被O2氧化，失去吸收CO的能力，故氧气在CO之前吸收，碱石灰可以吸收二氧化碳同时干燥气体，放在最后，试剂的先后顺序为：cdefa。 （2）根据题意，是由与在加热的条件下合成的，则方程式为；根据已知，、易被氧化，则装置D的作用为防止空气进入C中，氧化、；本实验缺少尾气处理装置，需要在N处后接一个盛有稀硫酸的洗气瓶吸收没反应完的。 （3）已知氨基钠与水反应生成一种气体与一种碱，则结合质量守恒，与水反应生成氢氧化钠和氨气，方程式为。 学科网（北京）股份有限公司 $