2024届高考化学一轮复习 课时跟踪检测（二十） 以气体制备为主体的实验探究 （含答案）

课时跟踪检测（二十） 以气体制备为主体的实验探究

一、选择题

1．侯氏制碱法制取NaHCO3的原理为NaCl＋NH3＋CO2＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl。实验室用如图所示的装置模拟侯氏制碱法制取少量NaHCO3固体。下列有关说法正确的是(　 )

A．装置Ⅰ中反应的离子方程式为

CO＋2H＋===CO2↑＋H2O

B．向装置Ⅱ洗气瓶中加入饱和Na2CO3溶液以除去CO2中的少量HCl

C．装置Ⅲ中用冰水浴冷却试管内溶液有利于析出NaHCO3固体

D．析出NaHCO3固体的上层清液中不存在HCO

2．AlCl3熔点194 ℃，沸点182.7 ℃，在177.8 ℃升华。某同学利用如下装置(部分夹持仪器已略)制备无水AlCl3，其中能达到相应实验目的的是(　 )

3.超酸(HSbF6)是石油重整中常用的催化剂，实验室常以SbCl3、Cl2和HF为原料通过反应SbCl3＋Cl2===SbCl5、SbCl5＋6HF===HSbF6＋5HCl制备。制备SbCl5的实验装置如图所示。已知：SbCl3的熔点73.4 ℃，沸点220.3 ℃，易水解；SbCl5的熔点3.5 ℃，液态SbCl5在140  ℃时即发生分解，2.9 kPa下沸点为79  ℃，也易水解。下列说法不正确的是(　 )

A．装置Ⅰ中的a为冷凝水的进水口

B．装置Ⅱ的主要作用是吸收Cl2和空气中的水蒸气

C．SbCl5制备完成后，可直接常压蒸馏分离出SbCl5

D．由SbCl5制备HSbF6时，不能选用玻璃仪器

4．某实验小组用Hg(NO3)2作催化剂，以乙炔为原料制备草酸(H2C2O4)的装置如下。

下列说法错误的是(　 )

A．装置A中使用多孔球泡可加快反应速率

B．装置B、D中得到的溶液可循环使用

C．装置E的作用是吸收氮氧化物和乙炔

D．生成草酸的反应为C2H2＋8HNO3Hg(NO3)2,H2C2O4＋8NO2＋4H2O

5．根据实验目的设计如下装置的连接中，正确的是(　 )

A．制备收集HCl：连接a→c→g

B．制备收集NO：连接b→c→e→d

C．制备收集NH3：连接b→d→e→c

D．制备收集Cl2：连接a→f→c→e→d

6．实验室用如下装置(略去部分夹持装置)模拟利用氨气和次氯酸钠合成肼(N2H4)的过程。下列说法不正确的是(　 )

A．装置①中浓盐酸与MnO2反应可制备Cl2

B．②中盛装NaOH溶液，用于吸收多余的Cl2

C．③分液漏斗中盛装NaOH溶液

D．当反应结束时，④中可收集一瓶纯净的NH3

7.气体的收集、验满、转移过程中容易发生泄漏，对环境造成一定程度的污染，有的实验装置还不能控制反应的开始和结束，没有处理尾气。下面有一套改进的实验装置，装置中无机试剂任选，下列说法正确的是(　 )

A．通过关闭分液漏斗Ⅰ、Ⅱ的旋塞，用双手捂住三颈烧瓶Ⅶ，看Ⅴ中导管口有没有气泡，松手后Ⅴ中导管中有没有倒吸形成一段稳定的水柱，可以检查装置的气密性

B．如果Ⅶ中发生反应NH3＋HCl===NH4Cl，去掉Ⅳ，同样可以在Ⅶ中看到大量白雾

C．如果Ⅶ中发生反应的气体是氨气与氯气，现象可能是产生大量白雾，也可能是产生大量白烟

D．Ⅶ中的现象不可能生成大量红棕色气体

8．(2023·濮阳联考)采用下列装置欲验证CaSO4与炭粉受热发生氧化还原反应，且还原产物是SO2。下列有关说法中不正确的是(　 )

A．装置乙欲验证气体中的还原产物，故试管中盛有CaSO4溶液

B．装置丙和装置丁的作用是除去SO2和其他杂质气体

C．装置戊中黑色粉末变红，己中出现白色沉淀，说明氧化产物有CO

D．实验结束时应该先关闭止水夹，再迅速熄灭装置甲中的酒精灯

二、非选择题

9．某小组对碳与浓硝酸的反应进行探究。

已知：2NaOH＋2NO2===NaNO3＋NaNO2＋H2O,2NaOH＋NO2＋NO===2NaNO2＋H2O。

请回答下列问题：

Ⅰ.甲同学设计如图所示装置制备并收集NO。

(1)碳与浓硝酸反应的化学方程式为______________________________________。

(2)装置C的作用为___________________________________________________。

(3)乙同学认为用装置F代替B更合理，理由为__________________________________

________________________________________________________________________。

Ⅱ.探究NO与Na2O2反应。

已知：NaNO2既有氧化性，又有还原性；J处硬质玻璃管中制得的NaNO2中含有少量NaNO3。

(4)检验上图装置气密性的方法为___________________________________________。

(5)实验结束后，设计实验证明J处硬质玻璃管中有NaNO2生成：_________________________________________________________________________。

(可供选择的试剂：蒸馏水、淀粉­KI溶液、KMnO4溶液、NaOH溶液、BaCl2溶液、稀硫酸)

10．(2023·江苏名校联考)氮化锶(Sr3N2)是工业上生产荧光粉的原材料，遇水发生剧烈水解反应。实验室常用Sr和N2在加热条件下反应制得，某研究团队设计以下装置(夹持装置略去)：

已知：锶与镁、钙同主族，锶能与水、CO2、O2、NH3等快速发生反应。回答下列问题：

(1)实验装置中玻璃管之间需用橡皮管连接，其连接方法是先__________________，然后稍稍用力转动即可把玻璃管插入橡皮管中。

(2)A装置中发生反应的化学方程式为______________________________________

________________________________________________________________________。

(3)按气流从左到右的方向，装置连接的合理顺序为______→hi→______(填小写字母；装置可重复使用)，连接顺序中第一次使用装置E的作用是____________________、____________________。

(4)工业生产中欲使Sr反应完全，当吸收氮的作用减缓时将温度提高到700～750 ℃，分析可能的原因是________________________________________________ (写出一条即可)。

课时跟踪检测（二十） 以气体制备为主体的实验探究

一、选择题

1．侯氏制碱法制取NaHCO3的原理为NaCl＋NH3＋CO2＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl。实验室用如图所示的装置模拟侯氏制碱法制取少量NaHCO3固体。下列有关说法正确的是(　 )

A．装置Ⅰ中反应的离子方程式为

CO＋2H＋===CO2↑＋H2O

B．向装置Ⅱ洗气瓶中加入饱和Na2CO3溶液以除去CO2中的少量HCl

C．装置Ⅲ中用冰水浴冷却试管内溶液有利于析出NaHCO3固体

D．析出NaHCO3固体的上层清液中不存在HCO

解析：选C　CaCO3难溶于水，书写离子方程式时不能拆开，要保留化学式的形式，正确的离子方程式为CaCO3＋2H＋===Ca2＋＋CO2↑＋H2O，A错误；饱和Na2CO3溶液能吸收CO2，除去CO2中的少量HCl要用饱和NaHCO3溶液，B错误；为降低NaHCO3的溶解度，装置Ⅲ中用冰水浴充分冷却试管内溶液，使NaHCO3固体析出，C正确；析出NaHCO3固体后的溶液为混有NH4Cl的饱和NaHCO3溶液，上层清液中还存在HCO，D错误。

2．AlCl3熔点194 ℃，沸点182.7 ℃，在177.8 ℃升华。某同学利用如下装置(部分夹持仪器已略)制备无水AlCl3，其中能达到相应实验目的的是(　 )

解析：选C　MnO2与浓盐酸制Cl2需要加热，A错误；Cl2是酸性气体，能被碱石灰吸收，不能用碱石灰干燥，B错误；Cl2与Al在加热条件下生成AlCl3，且出气导管较粗，可防止AlCl3结晶堵塞导管，无水CaCl2装置可防止锥形瓶中压强过大造成危险，并防止空气中水蒸气进入而无法制备无水AlCl3，C正确；Cl2在饱和食盐水的溶解度小，无法被吸收，D错误。

3.超酸(HSbF6)是石油重整中常用的催化剂，实验室常以SbCl3、Cl2和HF为原料通过反应SbCl3＋Cl2===SbCl5、SbCl5＋6HF===HSbF6＋5HCl制备。制备SbCl5的实验装置如图所示。已知：SbCl3的熔点73.4 ℃，沸点220.3 ℃，易水解；SbCl5的熔点3.5 ℃，液态SbCl5在140  ℃时即发生分解，2.9 kPa下沸点为79  ℃，也易水解。下列说法不正确的是(　 )

A．装置Ⅰ中的a为冷凝水的进水口

B．装置Ⅱ的主要作用是吸收Cl2和空气中的水蒸气

C．SbCl5制备完成后，可直接常压蒸馏分离出SbCl5

D．由SbCl5制备HSbF6时，不能选用玻璃仪器

解析：选C　冷凝装置中水的流向是下进上出，故装置Ⅰ中的a为冷凝水的进水口，A正确；SbCl3和SbCl5都易水解，氯气污染环境，故装置Ⅱ的主要作用是吸收Cl2和空气中的水蒸气，B正确；根据题中信息，为防止其分解，应在2.9 kPa下蒸馏，C错误；由SbCl5制备HSbF6时用到HF，HF能与玻璃反应，故不能选用玻璃仪器，D正确。

4．某实验小组用Hg(NO3)2作催化剂，以乙炔为原料制备草酸(H2C2O4)的装置如下。

下列说法错误的是(　 )

A．装置A中使用多孔球泡可加快反应速率

B．装置B、D中得到的溶液可循环使用

C．装置E的作用是吸收氮氧化物和乙炔

D．生成草酸的反应为C2H2＋8HNO3Hg(NO3)2,H2C2O4＋8NO2＋4H2O

解析：选C　装置A为反应装置，C2H2在硝酸汞作用下与浓硝酸反应生成H2C2O4和NO2，NO2气体进入B中发生3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，NO进入C中与O2反应生成NO2，NO2、O2进入D中与水反应生成硝酸，为了防止未反应的NO和NO2污染空气，再将D装置中剩余气体通入装有NaOH溶液的烧杯中，据此分析。多孔球泡增加C2H2与溶液接触面积，加快反应速率，A正确；B、D中都有HNO3的产生，生成的HNO3可以在装置A继续使用，B正确；装置E吸收的是氮的氧化物，C2H2不溶于水，且不能与NaOH溶液反应，因此装置E不能吸收C2H2，C错误；C2H2与HNO3(浓)在硝酸汞作催化剂下反应生成草酸、NO2和H2O，D正确。

5．根据实验目的设计如下装置的连接中，正确的是(　 )

A．制备收集HCl：连接a→c→g

B．制备收集NO：连接b→c→e→d

C．制备收集NH3：连接b→d→e→c

D．制备收集Cl2：连接a→f→c→e→d

解析：选D　制备HCl时，不能用排水法收集，故A项错误。NO密度与空气密度接近，且能够与空气中氧气反应，不能用排空气法收集，故B项错误。NH3能够与浓硫酸反应，尾气吸收易产生倒吸现象，故C项错误。实验室用浓盐酸和二氧化锰在加热条件下制取Cl2，所以应该用a装置制备Cl2；浓盐酸具有挥发性导致生成的Cl2中含有HCl，HCl极易溶于水，NaCl溶液抑制Cl2溶解，所以可以用饱和食盐水除去Cl2中的HCl，再用浓硫酸干燥；Cl2密度大于空气，用向上排空气法收集，用碱性物质处理尾气，故D项正确。

6．实验室用如下装置(略去部分夹持装置)模拟利用氨气和次氯酸钠合成肼(N2H4)的过程。下列说法不正确的是(　 )

A．装置①中浓盐酸与MnO2反应可制备Cl2

B．②中盛装NaOH溶液，用于吸收多余的Cl2

C．③分液漏斗中盛装NaOH溶液

D．当反应结束时，④中可收集一瓶纯净的NH3

解析：选D　由图可知，①中发生的反应为MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O，打开K1，Cl2能和NaOH溶液反应生成NaCl、NaClO，⑤用来制取NH3，④装置作安全瓶，能防倒吸，在③中NH3和NaClO反应生成N2H4，发生反应ClO－＋2NH3===N2H4＋Cl－＋H2O，最后关闭K1，②中盛装NaOH溶液，用于吸收多余的Cl2。装置①中浓盐酸与MnO2反应可制备Cl2，故A正确；Cl2有毒，不能排放到环境中，则②中盛装NaOH溶液，用于吸收多余的Cl2，故B正确；③分液漏斗中盛装NaOH溶液，利用Cl2与NaOH溶液反应制备NaClO，故C正确；反应结束后，关闭K2，多余的NH3可收集在④中，但两导管无“短进长出”气体不纯，故D错误。

7.气体的收集、验满、转移过程中容易发生泄漏，对环境造成一定程度的污染，有的实验装置还不能控制反应的开始和结束，没有处理尾气。下面有一套改进的实验装置，装置中无机试剂任选，下列说法正确的是(　 )

A．通过关闭分液漏斗Ⅰ、Ⅱ的旋塞，用双手捂住三颈烧瓶Ⅶ，看Ⅴ中导管口有没有气泡，松手后Ⅴ中导管中有没有倒吸形成一段稳定的水柱，可以检查装置的气密性

B．如果Ⅶ中发生反应NH3＋HCl===NH4Cl，去掉Ⅳ，同样可以在Ⅶ中看到大量白雾

C．如果Ⅶ中发生反应的气体是氨气与氯气，现象可能是产生大量白雾，也可能是产生大量白烟

D．Ⅶ中的现象不可能生成大量红棕色气体

解析：选C　用双手捂住三颈烧瓶Ⅶ，由于手的温度低，不能看到相应的现象，A不正确；NH4Cl为固体小颗粒，现象应为生成大量白烟，B不正确；2NH3(少量)＋3Cl2===6HCl＋N2，现象为产生大量白雾，8NH3(过量)＋3Cl2===6NH4Cl＋N2，现象为产生大量白烟，C正确；稀硝酸与铜片反应会生成NO，过氧化氢在二氧化锰作用下分解会生成氧气，2NO＋O2===2NO2，现象为产生大量红棕色气体，D不正确。

8．(2023·濮阳联考)采用下列装置欲验证CaSO4与炭粉受热发生氧化还原反应，且还原产物是SO2。下列有关说法中不正确的是(　 )

A．装置乙欲验证气体中的还原产物，故试管中盛有CaSO4溶液

B．装置丙和装置丁的作用是除去SO2和其他杂质气体

C．装置戊中黑色粉末变红，己中出现白色沉淀，说明氧化产物有CO

D．实验结束时应该先关闭止水夹，再迅速熄灭装置甲中的酒精灯

解析：选A　CaSO4与炭粉受热发生氧化还原反应，且还原产物是SO2，硫元素化合价降低，则碳元素化合价升高，故氧化产物为二氧化碳或一氧化碳。装置乙欲验证气体中的还原产物SO2，需要在试管中盛放品红溶液，A项错误。

二、非选择题

9．某小组对碳与浓硝酸的反应进行探究。

已知：2NaOH＋2NO2===NaNO3＋NaNO2＋H2O,2NaOH＋NO2＋NO===2NaNO2＋H2O。

请回答下列问题：

Ⅰ.甲同学设计如图所示装置制备并收集NO。

(1)碳与浓硝酸反应的化学方程式为______________________________________。

(2)装置C的作用为___________________________________________________。

(3)乙同学认为用装置F代替B更合理，理由为__________________________________

________________________________________________________________________。

Ⅱ.探究NO与Na2O2反应。

已知：NaNO2既有氧化性，又有还原性；J处硬质玻璃管中制得的NaNO2中含有少量NaNO3。

(4)检验上图装置气密性的方法为___________________________________________。

(5)实验结束后，设计实验证明J处硬质玻璃管中有NaNO2生成：_________________________________________________________________________。

(可供选择的试剂：蒸馏水、淀粉­KI溶液、KMnO4溶液、NaOH溶液、BaCl2溶液、稀硫酸)

解析：(1)碳与浓硝酸反应生成二氧化碳、二氧化氮和水，该反应的化学方程式为C＋4HNO3(浓)4NO2↑＋CO2↑＋2H2O。(2)碳与浓硝酸反应生成的NO2、CO2通入装置B的水中，NO2与水反应生成HNO3和NO，再将混合气体通入装置C的NaOH溶液中，可以除去NO气体中混有的CO2。(3)将碳与浓硝酸反应生成CO2、NO2通入B装置的水中，因NO2与水反应生成HNO3和NO，造成气体减少、压强减小，从而产生倒吸，若将混合气体

通入CCl4中，则不会产生倒吸。(4)检验装置气密性的方法为关闭装置开关K，由长颈漏斗向广口瓶中加水至长颈漏斗中的液面高于广口瓶，一段时间后液面的高度差不变，则气密性良好。(5)J处硬质玻璃管中制得的NaNO2中含有少量NaNO3，因NaNO3在酸性条件下也具有强氧化性，则不能使用还原性的试剂如淀粉­KI溶液检验，可根据NaNO2具有还原性而NaNO3没有还原性而进行检验：取少量反应后的固体溶于蒸馏水，滴几滴经稀硫酸酸化的KMnO4溶液，若溶液褪色，证明J处硬质玻璃管中有NaNO2生成。

答案：(1)C＋4HNO3(浓)4NO2↑＋CO2↑＋2H2O　(2)除去反应生成的CO2　(3)装置F可以起到防倒吸的作用　(4)关闭K，由长颈漏斗向广口瓶中加水至长颈漏斗中的液面高于广口瓶，一段时间后液面的高度差不变，则气密性良好

(5)取少量反应后的固体溶于蒸馏水，滴几滴经稀硫酸酸化的KMnO4溶液，若溶液褪色则证明有NaNO2生成

10．(2023·江苏名校联考)氮化锶(Sr3N2)是工业上生产荧光粉的原材料，遇水发生剧烈水解反应。实验室常用Sr和N2在加热条件下反应制得，某研究团队设计以下装置(夹持装置略去)：

已知：锶与镁、钙同主族，锶能与水、CO2、O2、NH3等快速发生反应。回答下列问题：

(1)实验装置中玻璃管之间需用橡皮管连接，其连接方法是先__________________，然后稍稍用力转动即可把玻璃管插入橡皮管中。

(2)A装置中发生反应的化学方程式为______________________________________

________________________________________________________________________。

(3)按气流从左到右的方向，装置连接的合理顺序为______→hi→______(填小写字母；装置可重复使用)，连接顺序中第一次使用装置E的作用是____________________、____________________。

(4)工业生产中欲使Sr反应完全，当吸收氮的作用减缓时将温度提高到700～750 ℃，分析可能的原因是________________________________________________ (写出一条即可)。

答案：(1)将橡皮管和玻璃管湿润

(2)NH3·H2O＋CaO===Ca(OH)2＋NH3↑

(3)acbde(或acbed)　fghi　除去C中生成的水蒸气和未反应的氨气　根据长颈漏斗中液面变化，控制气体流速　(4)温度升高，化学反应速率加快(或温度升高使化学平衡正向移动)