第三节 气体的制备（实战演练）-【高考引领教学】高考化学一轮针对性复习方案（全国通用）

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第三节　气体的制备 课时作业可能用到的相对原子质量：C12 O16 Cl35.5 Sn119 Ce140 一、选择题1．（湖北省安陆市2022届高三上学期期末）习主席在2020年新年贺词中强调“5G商用加速推出，凝结着新时代奋斗者的心血和汗水，彰显了不同凡响的中国风采、中国力量”，制造芯片用到高纯硅，用SiHCl3与过量H2在1100～1200℃反应制备高纯硅的装置如下图所示（热源及夹持装置略去）。已知：SiHCl3遇水H2O强烈水解，在空气中易自燃。下列说法错误的是（     ）。A．装置B中的试剂是浓硫酸B．实验时先打开装置C中分液漏斗的旋塞C．装置C中的烧瓶需要加热，其目的是使滴入烧瓶中的SiHCl3气化 D．装置D不能采用普通玻璃管的原因是在反应温度下，普通玻璃管会软化【答案】B【解析】A项：SiHCl3遇水H2O强烈水解，所以H2应干燥，故装置B中的试剂是浓硫酸，A正确；B项：SiHCl3在空气中易自燃，实验前应排尽装置内的空气，所以应先通H2，后打开装置C中分液漏斗的旋塞，B错误；C项：SiHCl3呈液态，需转化为蒸气进入石英管中与H2反应，所以装置C中的烧瓶需要加热，C正确；D项：制高纯硅时，温度在1100～1200℃，所以D不能采用普通玻璃管，D正确。2．（2022·天津高三一模）下列实验装置能达到实验目的的是ABCD
 制纯碱制NH3制SO2制取乙烯A．A B．B C．C D．D【答案】C【解析】A项：纯碱的化学式为Na2CO3，碳酸氢钠受热分解的方程式为：2NaHCO3 Na2CO3+H2O+CO2↑，反应有水蒸气生成，故在试管中加热碳酸氢钠时试管口应略微向下倾斜，防止冷凝的水倒流炸裂试管。图中试管口是向上的，故A错误；B项：石灰石的化学式为: CaCO3， 浓氨水与石灰石不反应，因此无法制取氨气，故B错误；C项：铜与浓硫酸在加热的条件下可以反应生成二氧化硫，反应方程式为Cu+ 2H2SO4(浓)CuSO4+ 2H2O + SO2↑，图中用了酒精灯进行加热，酸也为浓硫酸，故C正确；D项：实验室制取乙烯的反应原理为:  ，该反应用到的药品有乙醇和浓流酸，用到的装置为液液加热装置，加入碎瓷片的目的是防止暴沸。乙醇发生消去反应生成乙烯的反应中，温度必须控制在170，温度计的作用是控制反应温度在170，而图中缺少温度计，故D错误；故答案：C。3．（2022·天津高三二模）如图是实验室制取气体的装置，其中发生装置相同，干燥和集气装置有两套，分别用图1和图2表示．下列选项中正确的是选项发生装置中的药品干燥和集气装置A电石和饱和食盐水图2B大理石和稀盐酸图1C铜和稀硝酸图2D氧化钙和浓氨水图1A．A B．B C．C D．D【答案】D【解析】由实验装置可知，反应物为固体和液体，且不需要加热；图1收集装置的特点是：气体能用碱石灰干燥，气体可用向下排空气法收集；图2收集装置的特点是：气体能用氯化钙干燥，气体可用向上排空气法收集。A项：电石和饱和食盐水可以制取C2H2，其密度比空气下，应用向下排空气法收集，故A错误；B项：大理石和稀盐酸反应生成二氧化碳，二氧化碳气体和碱石灰反应，所以不能用碱石灰干燥，但二氧化碳的密度大于空气的密度，应用向上排空气法收集，故B错误；C项：铜和稀硝酸反应生成NO，一氧化氮能和氧气反应生成二氧化氮，所以不能用排空气法收集，故C错误；D项：氧化钙和浓氨水反应生成氨气，氨气和碱石灰不反应，所以可用碱石灰干燥，氨气的密度小于空气的密度，所以可用向下排空气法收集，故D正确；故选：D。4．（2022·宁夏银川市·银川一中高三月考）下列制取或收集气体装置中棉花作用不正确的是 ABCD名称加热高锰酸钾制取氧气制取并收集氨气铜与浓硫酸反应制取SO2铁粉与高温下的水蒸气反应装置作用防止高锰酸钾颗粒进入导气管，造成堵塞吸收过量的氨气，防止氨气泄漏到空气中吸收过量的二氧化硫，防止二氧化硫污染空气提供水蒸气A．A B．B C．C D．D【答案】B【解析】A项：加热高锰酸钾制取氧气时，在导管口塞上棉花可以防止高锰酸钾颗粒进入导气管，造成堵塞，故A正确；B项：该实验中棉花的作用是防止空气在试管口形成对流，以提高所收集的氨气的纯度，若要吸收氨气则需要用湿棉花，故B错误；C项：浸有碱液的棉花可以吸收过量的二氧化硫，防止二氧化硫污染空气，故C正确；D项：红热的铁粉与水蒸气在高温下可以反应，所以湿棉花可以提供水蒸气，故D正确；答案选B。5．（2022·山西晋中市·高三一模）某实验小组拟利用如图装置制取干燥的氮气。下列说法错误的是A．装置I中发生的反应为NaNO2+NH4ClNaCl+N2↑+2H2OB．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【答案】D【解析】该实验为NaNO2与NH4Cl反应制备N2的过程，根据原子守恒和电子得失守恒，结合反应物及已知的产物，可写出反应方程式。分液漏斗与蒸馏烧瓶之间连接的导管，可使烧瓶内压强与分液漏斗压强相等，从而使NaNO2溶液顺利滴下。装置II中的冰盐起冷凝作用，装置III的干燥管用来干燥N2。A项：根据题中已知的反应物和生成物，结合原子守恒和电子得失守恒，可知装置I中发生的反应为NaNO2+NH4ClNaCl+N2↑+2H2O；A项正确；B项：因移开酒精灯后反应仍能进行，说明该反应自身放热，是放热反应，B项正确；C项：据化学方程式可知产物有水蒸气，且反应物为溶液状态，可知反应在产生N2的同时产生大量水蒸气，为便于干燥，先用装置Ⅱ将绝大多数水蒸气冷凝后再用装置Ⅲ进行干燥，故装置II的作用是冷凝水蒸气，C项正确；D项：N2的密度与空气密度相差太小，不适合用排空气法收集。D项错误；答案选D。6．（河北省“五个一名校联盟”2022届高三上学期第一次诊断）某化学研究小组用中学实验常见的玻璃仪器完成了在常压、酒精灯加热条件下的合成氨反应装置设计。实验装置和药品如下图所示，下列说法错误的是（     ）。（已知：NaNO2+NH4ClNaCl+N2↑+2H2OΔH＜0）    A．实验开始后，应先点燃酒精灯，预热催化剂1～2分钟再通入反应气体    B．在通风橱中进行该反应，若稀硫酸和锌粒产生的H2足够多，能避免NH3性质检验时可能引起的倒吸    C．为避免尾气造成的环境污染，应将装置Ⅲ更换为如图IV的装置    D．因NH4Cl和NaNO2的反应放热，故应将冰醋酸缓缓加入小广口瓶中【答案】AC【解析】A项：实验开始时应先排除装置内的氧气，然后在点燃酒精灯，否则会因有氧气和氢气发生爆炸。故A选项错误。B项：因为氨气极易溶于水，而氢气不溶于水，所以若稀硫酸和锌粒产生的H2足够多，能避免NH3性质检验时可能引起的倒吸，故B选项正确。C项：根据氨气极易溶于水判断，但氢气如果过量，而其中IV的装置是密封的，所以不能用于气体的尾气收集，故C选项错误。D项：因为NH4Cl和NaNO2的反应放热，而冰醋酸的沸点低易挥发，所以应将冰醋酸缓缓加入小广口瓶中，故D选项正确。7．（2022·青海西宁市·高三期末）某研究性学习小组讨论甲、乙、丙、丁四种仪器装置的有关用法，其中不合理的是A．甲装置：可用来证明碳的非金属性比硅强B．乙装置：橡皮管的作用是能使水顺利流下C．丙装置：用图示的方法不能检查此装置的气密性D．丁装置：先从①口进气集满二氧化碳，再从②口进气，可收集氢气【答案】C【解析】A项：甲装置：硅酸钠溶液中通入二氧化碳气体生成硅酸沉淀，根据强酸制弱酸，可用来证明碳的非金属性比硅强，故不选A；B项：乙装置：橡皮管使烧瓶、分液漏斗内的压强保持一致，所以能使水顺利流下，故不选B；C项： 丙装置：向乙中加水，至甲和乙形成液面差，该液面差能较长时间保持不变，说明此装置的气密性良好，用图示的方法能检查此装置的气密性，故选C；D项：二氧化碳的密度大于空气，采用向上排空气法收集二氧化碳；氢气的密度小于二氧化碳，所以氢气采用向下排二氧化碳法收集，故不选D；8．（2022·嫩江市高级中学高三月考）下列物质的实验室制取、检验及分离方法不合理的是（夹持装置已略去，气密性已检验）。A．制取并检验氨气B．制取并检验SO2气体C．制取并提纯乙酸乙酯D．制取并检验乙炔【答案】D【解析】A项：实验室制备氨气，可以通过加热Ca(OH)2和NH4Cl的固体混合物实现；对固体进行加热时，一般试管管口向下倾斜；收集氨气时，采用向下排空气法，并且在收集试管的管口处需加一团棉花；验满时，用湿润的红石蕊试纸验满，A项正确；B项：用浓硫酸和Cu反应制取SO2时需要加热；检验SO2可用品红溶液；由于SO2是有毒气体，所以要对尾气进行吸收处理；吸收装置中的球形干燥管又可以起到防倒吸的作用，B项正确；C项：乙酸乙酯制备时需要加热，并且注意防止暴沸；用盛有饱和碳酸钠的溶液收集产品时，需要注意导管不能伸入液面；乙酸乙酯和饱和碳酸钠溶液互不相溶，可以采用分液的方式分离，C项正确；D项：利用电石和饱和食盐水制取的乙炔中会含有H2S和PH3等杂质，在检验乙炔之前，一定要把杂质除净，所以应该在盛有酸性高锰酸钾溶液的洗气瓶前方添加盛有硫酸铜溶液的洗气瓶，D项错误；答案选D。8．（2022·广东深圳市·明德学校高三月考）用下列实验装置进行相应实验，能达到实验目的的是A．用图甲所示装置验证反应生成二氧化硫B．用图乙装置吸收氨气并防止倒吸C．用图丙装置除去氯气中的氯化氢D．用装置丁收集NO【答案】A【解析】A项：碳与硫酸反应生成二氧化硫和二氧化碳，二氧化硫具有漂白性使品红褪色，用图甲所示装置验证反应生成二氧化硫，故A正确；B项：氨气极易溶于水，用图乙装置吸收氨气不能防止倒吸，应选用比水密度大的四氯化碳，故B错误；C项：用图丙装置除去氯气中的氯化氢，导气管应长进短出，故C错误；D项： NO密度小于空气，和空气中的氧气反应生成二氧化氮，不能用排空气法收集，应使用排水法收集，故D错误；答案选A。10．（2022·新安县第一高级中学高三开学考试）利用如图装置可以进行实验并能达到实验目的的是选项实验目的X中试剂Y中试剂A用MnO2和浓盐酸制取并收集纯净干燥的Cl2饱和食盐水浓硫酸B用Cu与稀硝酸制取并收集纯净干燥的NO水浓硫酸CCaCO3和稀盐酸制取并收集纯净干燥的CO2饱和NaHCO3溶液浓硫酸D用CaO与浓氨水制取并收集纯净干燥的NH3NaOH溶液碱石灰A．A B．B C．C D．D【答案】C【解析】A项：MnO2和浓盐酸制取氯气，需要加热，A不符合题意；B项：NO不能选排空气法收集，B不符合题意；C项：CaCO3和稀盐酸反应生成二氧化碳，碳酸氢钠溶液可除去HCl，浓硫酸干燥后，选向上排空气法收集二氧化碳，C符合题意；D项：用CaO与浓氨水制取氨气，进入X中时氨气会溶解，而且氨气密度比空气小，应该用向下排空气方法收集，不能用向上排空气的方法收集，D不符合题意；故合理选项是C。11．（2021·江西南昌市·）用所给试剂与图示装置能够制取相应气体的是（夹持仪器略） ABCDX中试剂浓硝酸浓硫酸双氧水浓氨水Y中试剂CuC2H5OHMnO2NaOH气体NO2C2H4O2NH3A．A B．B C．C D．D【答案】C【解析】A项：二氧化氮和水反应，收集二氧化氮不能用排水法，A错误；B项：乙醇消去制乙烯需要加热，B错误；C项：双氧水分解制氧气制取装置用固液不加热制气体，收集氧气用排水法，C正确；D项：氨气极易溶于水，不能用排水法收集，D错误；答案选C。12．（2022·汪清县汪清第六中学高三月考）以CO2和Na2O2为原料，制取纯净干燥的O2，实验装置如下：下列说法不正确的是A．装置②中试剂可以是NaOH溶液B．装置③的作用是干燥O2C．收集氧气应选择装置aD．装置②、③之间应增加盛澄清石灰水的洗气瓶【答案】C【解析】二氧化碳通过U型管与过氧化钠反应生成氧气，氧气和没有反应的二氧化碳通入碱液洗气瓶除二氧化碳，可增加盛有澄清石灰水的洗气瓶验证二氧化碳是否除尽，在通过盛有浓硫酸的洗气瓶干燥氧气，最后收集；A项：装置②中试剂可以是NaOH溶液，用来除掉二氧化碳气体，故不选A；B项：装置③中盛有浓硫酸，作用是干燥O2，故不选B；C项： 由于氧气密度大于空气，选择装置b，故选C；D项： 装置②、③之间应增加盛澄清石灰水的洗气瓶，验证二氧化碳是否除尽，故不选D；答案：C13．（2022·江苏南京市·高三二模）实验室用块状碳酸钙与稀盐酸反应制取少量CO2时，图中装置不能达到相应实验目的的是A．生成CO2 B．净化CO2C．干燥CO2 D．收集CO2【答案】B【解析】A项：碳酸钙为块状固体，可以用简易启普发生器制取二氧化碳，通过打开和关闭旋塞控制反应的进行与停止，A正确；B项：二氧化碳会和NaOH溶液反应，不能用NaOH溶液净化，应该用饱和碳酸氢钠溶液，B错误；C项：二氧化碳不与浓硫酸反应，可以用浓硫酸干燥，C正确；D项：二氧化碳密度比空气大，且不与空气反应，可以用向上排空气法收集，D正确；综上所述答案为B。14．（2022·天津高三二模）用下列装置完成相关实验，合理的是A．图①：验证的酸性强于 B．图②：除去气体中的HCl杂质C．图③：制取并收集乙酸乙酯 D．图④：收集【答案】D【解析】A项：浓盐酸易挥发，盐酸与硅酸钠反应，不能比较碳酸、硅酸的酸性，故A错误；B项：碳酸钠溶液会与二氧化碳反应生成碳酸氢钠，碳酸氢钠从溶液中析出来，将二氧化碳也除去了，故B错误；C项：图③：收集乙酸乙酯应该用饱和碳酸钠溶液，故C错误；D项：氨气密度小于空气，用向下排空气法收集氨气，故D正确；故选D。二、主观题15．（2022·四川成都市·石室中学高三模拟）无水四氯化锡（SnC14）是一种用途广泛的化工中间体，常用作媒染剂和有机合成的氯化催化剂。熔融的金属锡（熔点231℃）在300℃左右能直接与Cl2作用生成无水四氯化锡，实验室装置如图所示：已知信息如下：①将金属锡熔融，通入干燥氯气进行反应，生成四氯化锡。②无水四氯化锡是无色易流动的液体，熔点为一33℃，沸点为114.1℃。二氯化锡是无色晶体，熔点为246℃，沸点为652℃。③无水四氯化锡在空气中极易水解，水解产物之一是SnO2．xH2O，并产生白烟。请回答下列问题：（l）开始实验前一定要____，E中冷水的作用是___。（2）装置F中盛放的最佳试剂为___，作用是____。（3）实验时应先打开A处分液漏斗旋塞和整套装置的阀门，待观察到____这一现象时，再点燃D处酒精灯。（4）若撤去装置C，则D中还可能发生反应的化学方程式为__。（5）Cl2和锡作用即可生成SnC14，也会生成SnCl2，为减少SnCl2的生成，可采取的措施是_______.（6）得到的产物中常含有杂质SnCl2，SnCl2是常用的还原剂。某实验小组用碘氧化法滴定分析产品中杂质SnCl2的质量分数。准确称取a克该样品于锥形瓶，用适量浓盐酸溶解，淀粉溶液作指示剂，c mol．L-l碘标准溶液滴定至终点，消耗标准液20. 00mL，已知滴定原理是：SnCl2+2HCl+I2=SnC14+2HI，则产品中杂质SnCl2的质量分数为____（用含a、c的代数式表示）；即使此法测定的操作均正确，但测得的SnCl2含量仍低于实际含量，其原因可能是________（用离子方程式表示）。【答案】（l）检查装置气密性    冷凝，SnC14气体使其变为液体  （2）浓硫酸    吸收G中挥发的水蒸气，防止进入E中导致SnC14水解    （3）装置F液面上方出现黄绿色气体    （4）SnCl4+(x+2)H2O=SnO2•xH2O↓+4HCl    （5）通入过量的Cl2    （6）%    4I-+4H++O2=2I2+2H2O(或者是Sn2+被空气中的氧气氧化为Sn4+,反应的离子方程式为：2Sn2++4H++O2=2Sn4++2H2O)    【解析】由图可知，装置A制取氯气，由于浓盐酸易挥发，产生的氯气里含有氯化氢气体及水蒸气，B装置试剂为饱和食盐水除去氯化氢，C装置试剂为浓硫酸吸收水蒸气，装置D生成SnC14，在装置E中冷却后收集，未反应的氯气用氢氧化钠溶液在G中吸收，防止污染空气，因SnC14极易水解，应防止G中产生的水蒸气进入E中，所以在E与G之间设置装有浓硫酸的装置F。（1）为防止实验中氯气泄漏污染空气及水蒸气等进入装置影响产品纯度，实验之前必需要检查装置气密性。由题知SnC14的沸点较低，用冷水冷凝SnC14气体使其变为液体以便于收集。答案为：检查装置气密性；冷凝SnC14气体使其变为液体。（2）由题知SnC14极易水解，为防止G中产生的水蒸气进入E中，在E与G之间设置装有浓硫酸的装置F。答案为：浓硫酸；吸收G中挥发的水蒸气，防止进入E中导致SnC14水解。（3）由于Sn与空气中的氧气反应，SnC14在空气中极易水解生成SnO2．xH2O，所以制备SnC14之前用Cl2排尽装置中的空气，当观察到装置F液面上方出现黄绿色气体时，表明装置中空气已排尽，可以点燃D处酒精灯进行反应。答案为：装置F液面上方出现黄绿色气体。（4）若撤去装置C，则装置D中SnC14会发生水解，反应方程式为：SnCl4+(x+2)H2O=SnO2•xH2O↓+4HCl。答案为：SnCl4+(x+2)H2O=SnO2•xH2O↓+4HCl。（5）Cl2和锡作用即可生成SnC14，也会生成SnCl2，为减少SnCl2的生成，可以通入过量的Cl2。答案为：通入过量的Cl2。（6）根据SnCl2+2HCl+I2=SnC14+2HI可得：n(SnCl2)=n(I2)=cmol•L0.02L=0.02cmol，m(SnCl2)=0.02cmol190g/mol=3.80cg，产品中SnCl2的质量分数为：100%=%，若此法测定的操作均正确，但测得的SnCl2含量仍低于实际产量，其原因可能是I-被空气中的氧气氧化为I2，使消耗的碘标准溶液体积偏小，产品中SnCl2含量偏低，发生的反应为：4I-+4H++O2=2I2+2H2O(或者是Sn2+被空气中的氧气氧化为Sn4+,发生反应的离子方程式为：2Sn2++4H++O2=2Sn4++2H2O)。答案为：%；4I-+4H++O2=2I2+2H2O(或者是Sn2+被空气中的氧气氧化为Sn4+,反应的离子方程式为：2Sn2++4H++O2=2Sn4++2H2O)。16.（2022·广东高三模拟）草酸（乙二酸）存在于自然界的植物中，其K1=5.4×10－2，K2=5.4×10－5。草酸的钠盐和钾盐易溶于水，而其钙盐难溶于水。草酸晶体(H2C2O4·2H2O)无色，熔点为101℃，易溶于水，受热脱水、升华，170℃以上分解。草酸分解是制取CO的方法之一，回答下列问题：（1）按照如图所示的装置，通过实验检验草酸晶体的分解产物。装置A中的试管口倾斜向上的原因是__________________________，装置C中可观察到的现象是_________，由此可知草酸晶体分解的产物中有_______。装置B的主要作用是________。（2）乙组同学认为草酸晶体分解的产物中含有CO，为进行验证，选用甲组实验中的装置A、B和下图所示的部分装置(可以重复选用)进行实验。①乙组同学的实验装置中，依次连接的合理顺序为A、B、______。装置H反应管中盛有的物质是_______。②能证明草酸晶体分解产物中有CO的现象是_______。（3）设计实验证明：①草酸的酸性比碳酸的强______。②草酸为二元酸______。【答案】（1）因为草酸熔点为101℃，170℃以上分解，先熔化，后分解；  有气泡逸出，澄清石灰水变浑浊； CO2； 冷凝（水蒸气、草酸等），避免草酸进入装置C反应生成沉淀，干扰CO2的检验。（2） ①F、D、G、H、D、I； CuO（氧化铜）；②H中的粉末有黑色变为红色，其后的D中的石灰水变浑浊；（3） ① 向盛有少量NaHCO3溶液的试管中滴加草酸溶液，有气泡产生。②用氢氧化钠标准溶液滴定草酸溶液，消耗氢氧化钠的物质的量是草酸的两倍【解析】首先通读这道题，合理猜测H2C2O4·2H2O的分解产物为CO2、CO、H2O三种，然后用氧化还原反应的有关知识（化合价升降）来验证猜想。知道了反应产物，后续试验就可以顺利展开了。（1）问考常规，澄清石灰水变浑浊，说明有CO2产生，考虑到还有CO，因此有必要强调一下“气泡”；中间的装置（一般叫冷阱）主要是冷凝分解产物中的水，水是产物之一，必须有装置证明其存在。同时草酸也可能升华，所以该装置还有一个作用就是除去草酸蒸气，避免其进入装置C中，由题意知草酸和石灰水会产生草酸钙沉淀，会干扰CO2的检验。（2） 问考查实验原理和物质性质综合应用能力。由装置A、B出来的气体含有CO2、CO，容易想到用灼热氧化铜来氧化CO，进而检验其产物CO2。但要注意到原产物中有CO2，故要设计除去CO2和验证CO2除尽的环节。最终确认连接顺序F（除CO2）、D（验证CO2被除尽）、G（干燥，这是气体进入加热装置的常规要求）、H（氧化CO）、D（验证H中生成的CO2来证明CO的存在）、I（尾气处理）；H中要装CuO（氧化铜）；（3）问考查实验设计能力，证明“草酸的酸性比碳酸强”这个命题很常规。设计一个常量浓度的溶液混合，产生气泡即可。题中不给试剂浓度的话，浓度大小可不强调。碳酸盐也可以是Na2CO3，但最好不用CaCO3（题目开始部分又暗示CaC2O4难溶）。证明“草酸是二元酸”这个难一点，要用到中和滴定。用一元强碱NaOH中和，根据酸碱完全反应时的物质的量之比来作判断，这是草酸是二元酸的最可靠的证据。