2022届高考化学一轮复习跟踪检测27题型研究__以气体制备为主体的综合实验含解析

题型研究——以气体制备为主体的综合实验

1．实验室用H2还原SiHCl3(沸点：31.85 ℃)制备纯硅的装置如图所示(夹持装置和尾气处理装置略去)，下列说法正确的是(　　)

A．装置Ⅱ、Ⅲ中依次盛装的是浓H2SO4、冰水

B．实验时，应先加热管式炉，再打开盛装稀硫酸的分液漏斗

C．为鉴定制得的硅中是否含微量铁单质，需要用到的试剂为盐酸、双氧水、硫氰化钾溶液

D．该实验中制备氢气的装置也可用于氢氧化钠稀溶液与氯化铵固体反应制备氨气

解析：选C　本题制备晶体硅，H2＋SiHCl3Si＋3HCl，此反应应在装置Ⅳ中进行，装置Ⅰ的目的是制备氢气，氢气中含有水蒸气，对后续实验产生干扰，必须除去，因此装置Ⅱ的目的是除去氢气中的水蒸气，即装置Ⅱ中盛放浓硫酸，装置Ⅲ的目的是提供SiHCl3气体，因此在水浴中加热，故A错误；实验时应先通入氢气，目的是排除装置中的空气，防止发生危险，故B错误；硅不与盐酸反应，铁与盐酸反应生成Fe2＋，Fe2＋被H2O2氧化成Fe3＋，Fe3＋与KSCN溶液反应变红，可以鉴定是否含有铁单质，故C正确；用NaOH溶液制备氨气，需要加热或NaOH溶液为浓溶液，装置Ⅰ中没有加热装置，且NaOH溶液为稀溶液，因此此装置不能制备氨气，故D错误。

2.某学生想利用如图装置(烧瓶位置不能移动)收集下列气体：

①H2　②Cl2　③NH3　④O2　⑤CH4

⑥NO　⑦NO2　⑧SO2　⑨HCl

下列操作正确的是(　　)

A．在烧瓶中充满水，由b进气收集④⑥

B．在烧瓶中充满水，由a进气收集①③⑤⑥⑦

C．烧瓶是干燥的，由b进气收集②④⑥⑦⑧⑨

D．烧瓶是干燥的，由a进气收集①③⑤

解析：选D　在烧瓶中充满水，由b进气只能用来洗气，不能用来收集气体，故A错误；在烧瓶中充满水，由a进气收集不溶于水的气体，为①④⑤⑥，而其他气体与水反应或溶于水，故B错误；从b进应是密度比空气大的气体，可收集②④⑦⑧，NO不能用排空气法收集，故C错误；从a进气应是密度比空气小的气体，可收集①③⑤，故D正确。

3．实验室利用下列装置可测量一定质量的钢材中的含碳量(部分夹持装置已略去)。下列有关判断正确的是(　　)

A．实验时，先打开K1、K2，关闭K3，从a处通入N2，目的是排出装置中的O2

B．点燃酒精灯前，需要打开K1、关闭K2，打开K3，K1起到平衡气压的作用

C．装置②中的酸性KMnO4溶液吸收SO2，装置③盛有浓硫酸，起到干燥作用

D．实验前后需称取装置④和装置⑤的质量，才能准确地测得钢材的含碳量

解析：选C　样品与浓硫酸会反应生成二氧化硫、二氧化碳和水，实验时，先打开K1、K2，关闭K3，从a处通入N2，目的是排出装置中的CO2，故A错误；点燃酒精灯前，需要关闭K1、K2，打开K3，本实验中K1无平衡气压的作用，故B错误；高锰酸钾溶液具有强氧化性，可以吸收二氧化硫转化为硫酸(盐)，装置③中的浓硫酸干燥二氧化碳，防止水蒸气对二氧化碳吸收的影响，故C正确；装置⑤干燥管中的碱石灰是吸收空气中的水蒸气和二氧化碳，故实验前后只需称取装置④的质量，就能准确地测得钢材的含碳量，故D错误。

4．下列实验装置、选用的试剂或实验操作中都正确的是(　　)

A．实验室用装置甲制取氨气

B．用装置乙吸收氨气，并防止倒吸

C．用装置丙稀释浓硫酸

D．用装置丁除去CO2中的HCl

解析：选B　A项实验室用装置甲制取氨气，试剂应是氢氧化钙和氯化铵；C项不能用量筒稀释溶液；D项应选用饱和NaHCO3溶液。

5．选用如图所示仪器中的两个或几个(内含物质)组装成实验装置，以验证木炭可被浓硫酸氧化成CO2，下列说法正确的是(　　)

A．按气流从左向右流动，连接装置的正确顺序是afecdb

B．丁中溶液褪色，乙中溶液变浑浊，说明甲中生成CO2

C．丙中品红溶液褪色，乙中溶液变浑浊，说明甲中生成CO2

D．丁和丙中溶液都褪色，乙中溶液变浑浊，说明甲中有CO2生成

解析：选A　检验木炭与浓硫酸反应的生成物中含有CO2，需排除SO2的干扰，再通入澄清石灰水中，洗气装置中导管长进短出，A正确；用酸性KMnO4溶液除去SO2后还应再通入品红溶液，检验SO2是否已被除尽，否则结论不可靠，B、C、D三项均不正确。

6．某研究性学习小组的同学利用MnO2、浓盐酸反应来制取干燥的氯气并验证其有无漂白性，所用装置(数量可满足需要，不含制气装置)如下，下列说法正确的是(　　)

A．按气流流动的先后顺序，装置连接顺序依次为dacbe

B．按气流流动的先后顺序，装置连接顺序依次为dabae

C．装置e的主要用途是制备NaClO

D．若实验中使用到装置c且布条褪色，则说明湿润的氯气有漂白性

解析：选B　为确定氯气有无漂白性，需要进入到装置b中的氯气中不含HCl及水蒸气，故应先用饱和食盐水除去HCl，再用浓硫酸除去水蒸气，为防止装置e中水蒸气进入装置b中，在装置b、e之间还应加装一个装置a，尾气用NaOH溶液吸收，A、C错误，B正确；由装置b中现象可判断Cl2有无漂白性，湿润有色布条褪色是因氯气与水反应生成的HClO引起的，D错误。

7．用如图所示装置进行下列实验，将分液漏斗中溶液X加入圆底烧瓶中与Y反应，对试管B中现象描述不正确的是(　　)

解析：选D　Na2SO3和H2SO4反应生成SO2，通入H2S溶液中，生成S，出现浑浊，选项A现象正确；浓氨水滴入CaO中，产生NH3，通入酚酞试剂中，溶液变红，选项B现象正确；盐酸与大理石反应生成CO2，通入Na2SiO3溶液中生成硅酸沉淀，选项C现象正确；浓盐酸与MnO2需加热才能反应，选项D不正确。

8．某兴趣小组设计用铁粉将NO还原为N2(同时生成FeO)，下列说法不正确的是(　　)

已知：①浓硝酸可氧化NO；②NaOH溶液能吸收NO2，不吸收NO。

A．装置的连接顺序为a→f→e→j→i→h→g(或g→h)→b→c→d

B．装置戊中发生的化学方程式为2NO＋2Fe2FeO＋N2

C．装置丁的作用是除去挥发出来的硝酸和产生的NO2

D．装置乙的作用是干燥，防止水蒸气进入戊中干扰反应

解析：选D　根据实验原理利用NO被灼热的铁粉还原为N2，同时生成FeO，所以首先应制备纯净的干燥的NO，利用铜与稀硝酸反应生成NO，由于硝酸具有挥发性，所以制得的NO中会混有硝酸和水蒸气，则先通过装置丁除去挥发出的HNO3等酸性气体，然后再通过己干燥，得到纯净的干燥的NO进入戊中与铁粉反应，最后处理多余的NO，又因为NaOH溶液不与NO反应，而浓硝酸可氧化NO生成NO2，所以最终先通过乙氧化NO，后再通过丙吸收，故装置接口的连接顺序为a→f→e→j→i→h→g(或g→h)→b→c→d，A正确；装置戊中NO被灼热的铁粉还原为N2，同时生成FeO，反应的化学方程式为2NO＋2Fe2FeO＋N2，B正确；装置丁盛放的是水，其作用是除去挥发出的HNO3等酸性气体，C正确；装置乙盛放的是浓硝酸，依题意可以氧化NO，便于NaOH溶液吸收，D错误。

9．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。下列说法正确的是(　　)

A．将装置①中浓盐酸换成H2O2，也可用于制备氧气

B．②中盛装NaOH溶液，用于吸收多余的Cl2

C．③分液漏斗中盛装饱和食盐水

D．当反应结束时，④中可收集一瓶纯净的NH3

解析：选B　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中浓盐酸换成H2O2，制备氧气时不需要加热，MnO2作催化剂，故A错误；Cl2有毒，不能排放在环境中，则②中盛装NaOH溶液，用于吸收多余的Cl2，故B正确；③分液漏斗中应该盛装NaOH溶液，利用Cl2与NaOH溶液反应制备NaClO，故C错误；反应结束后，关闭K2，多余的NH3可收集在④中，但NH3中混有水蒸气，故D错误。

10．Cl2O黄棕色具有强烈刺激性气味的气体，是一种强氧化剂，易溶于水且会与水反应生成次氯酸，与有机物、还原剂接触或加热时会发生燃烧并爆炸。一种制取Cl2O的装置如图所示。

已知：Cl2O的熔点为－116 ℃，沸点为3.8 ℃，Cl2的沸点为－34.6 ℃；HgO＋2Cl2===HgCl2＋Cl2O

下列说法不正确的是(　　)

A．装置②、③中盛装的试剂依次是饱和食盐水与浓硫酸

B．通入干燥空气的目的是将生成的Cl2O稀释减少爆炸危险

C．从装置⑤中逸出气体的主要成分是Cl2O

D．装置④与⑤之间不用橡皮管连接，是为了防止橡皮管燃烧和爆炸

解析：选C　制取Cl2O需要干燥纯净的Cl2，所以②、③中盛装的试剂依次是饱和食盐水与浓硫酸，故A正确；高浓度的Cl2O易爆炸，所以通入干燥空气可以将生成的Cl2O稀释减少爆炸危险，故B正确；装置⑤是收集Cl2O的装置，所逸出的气体不是Cl2O，故C错误；Cl2O与有机物接触会发生燃烧并爆炸，装置④与⑤之间不用橡皮管连接，是为了防止橡皮管燃烧和爆炸，故D正确。

11．三氯化硼是重要的化工原料。可用于制取乙硼烷(B2H6)，也可作有机合成的催化剂。

[查阅资料]　①BCl3的沸点为12.5 ℃，熔点为－107.3 ℃；

②2B＋6HCl2BCl3＋3H2，硼也能与强碱反应。

某研究性学习小组用如图所示装置制备三氯化硼。

回答下列问题：

(1)A装置中反应的离子方程式： _________________________________________

________________________________________________________________________。

(2)B装置的作用是________；如果拆去B装置，可能的后果是________________。

(3)D装置中发生反应的化学方程式： ______________________________________。

(4)G装置的作用是____________________；为使实验装置简便，可用一个装置代替F和G装置。该装置所用仪器是________，所装试剂是________。

(5)A、D两处加热的先后顺序是________，其理由是_________________________

________________________________________________________________________。

(6)检验制得的产品中含有硼粉的实验操作是______________________________

________________________________________________________________________。

解析：(1)装置A制取Cl2，因此离子反应方程式为MnO2＋4H＋＋2Cl－Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O。(2)盐酸易挥发，制取的Cl2中含有HCl，B装置的作用是除去Cl2中的HCl杂质气体；如果拆去B装置，可能的后果是硼粉与HCl反应生成的产物中有H2，加热H2与Cl2的混合气体，易发生爆炸。(3)D装置中发生的反应是硼粉与Cl2反应生成BCl3，反应的化学方程式为2B＋3Cl22BCl3。(4)G装置其作用是吸收未反应完的Cl2，防止污染空气；为使实验装置简便，可用一个装置代替F和G装置，可防止空气中的水蒸气进入E，又能吸收未反应完的Cl2，该装置所用仪器是干燥管或U形管，所装试剂是碱石灰。(5)A、D两处加热的先后顺序是先A后D，其理由是排尽装置中的空气，避免氧气与硼粉反应生成B2O3。(6)检验制得的产品中含有硼粉的实验操作是取少量样品于试管中，滴加浓NaOH溶液，若有气泡产生，则样品中含有硼粉；若无气泡产生，则样品中无硼粉。

答案：(1)MnO2＋4H＋＋2Cl－Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O

(2)除去Cl2中的HCl杂质气体　硼粉与HCl反应生成的产物中有H2，加热H2与Cl2的混合气体，易发生爆炸

(3)2B＋3Cl22BCl3

(4)吸收未反应完的Cl2，防止污染空气　干燥管或U形管　碱石灰

(5)先A后D　排尽装置中的空气，避免氧气与硼粉反应生成B2O3

(6)取少量样品于试管中，滴加浓NaOH溶液，若有气泡产生，则样品中含有硼粉；若无气泡产生，则样品中无硼粉

12．SO2为大气污染物，研究它的性质对环境治理具有重要意义。在铝基氧化铜作催化剂时，可利用天然气脱除二氧化硫，并回收单质硫(熔点为112.8 ℃，沸点为444.6 ℃)。

(1)①装置中导管X的作用是： ___________________________________________。

②用装置A制取SO2，则试剂的组合最好是__________(填字母)。

a．18.4 mol·L－1H2SO4＋Cu

b．4 mol·L－1 HNO3＋Na2SO3

c．60%H2SO4＋K2SO3

③水与Al4C3在装置A中制取甲烷，其化学方程式为________________________

________________________________________________________________________。

(2)利用制得的CH4和SO2并结合B～G装置验证反应产物：CH4＋2SO22S＋CO2＋2H2O生成的单质S和CO2。

①B装置有三个作用，分别是__________、____________、____________。

②实验装置依次连接的合理顺序为B、___________________________________

(每个装置只用一次)。

③证明有CO2产生的现象为____________________________________________。

④G装置中发生反应的离子方程式为____________________________________

________________________________________________________________________。

解析：(1)①蒸馏烧瓶中产生气体，使其中的压强增大，若分液漏斗与蒸馏烧瓶不连通，则不利于液体滴入，所以装置中导管X的作用是平衡压强，使液体顺利滴入烧瓶中。②a项，“18.4 mol·L－1H2SO4＋Cu”制取SO2需要加热，而装置A为固、液不加热装置，故不适合；b项，HNO3具有强氧化性，“4 mol·L－1HNO3＋Na2SO3”发生氧化还原反应，＋4价S被氧化成＋6价，得不到SO2，故不适合；c项，“60%H2SO4＋K2SO3”制取SO2符合强酸制弱酸原理，故适合。③由已知，用水与Al4C3制取甲烷，根据原子守恒还生成Al(OH)3，故化学方程式为Al4C3＋12H2O===4Al(OH)3↓＋3CH4↑。

(2)①CH4和SO2的反应需要高温条件下在硬质玻璃管中进行，B中浓硫酸可以起到干燥CH4和SO2的作用；B装置中可同时通入CH4和SO2，便于充分混合CH4和SO2；CH4和SO2气体通过浓硫酸，会形成气泡，观察气泡以便调节CH4和SO2的流速比约为1∶2。②根据实验目的：验证CH4和SO2反应生成的单质S和CO2，则装置C冷却得到固体S单质，用E装置中澄清石灰水验证CO2，为防止SO2对验证CO2实验造成干扰，必须先将其除尽，可依次通过酸性高锰酸钾溶液和品红溶液，综上分析实验装置依次连接的合理顺序为B、D、C、G、F、E。③若F中品红溶液不褪色，则说明SO2已经除尽，E中澄清石灰水变浑浊则能证明该实验有CO2产生。④G装置中，酸性高锰酸钾溶液与SO2发生氧化还原反应，＋7价Mn被还原为＋2价，＋4价S被氧化为＋6价，根据电子守恒、电荷守恒、原子守恒可写出离子方程式：2MnO＋5SO2＋2H2O===2Mn2＋＋5SO＋4H＋。

答案：(1)①平衡气压，使液体顺利滴入烧瓶中　②c

③Al4C3＋12H2O===4Al(OH)3↓＋3CH4↑

(2)①干燥　充分混合　观察气泡以便调节CH4和SO2的流速　②D、C、G、F、E　③F中品红溶液不褪色，E中澄清石灰水变浑浊

④2MnO＋5SO2＋2H2O===2Mn2＋＋5SO＋4H＋

13．亚硝酰氯(NOCl)是有机合成中重要试剂，可由NO与Cl2在常温常压(或稍低温度)下合成，其熔点－64.5 ℃，沸点－5.5 ℃，遇水易水解。实验室模拟制备装置如图所示(部分夹持装置省略)，D中三颈烧瓶置于－10 ℃冰盐水中。

经查阅资料：NO与NaOH溶液不反应，但NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O。

(1)仪器甲的名称是________。

(2)图示装置中恒压漏斗与分液漏斗相比，其优点为______________________

________________________________________________________________________。

(3)实验开始时，先打开K1、K2，关闭K3，打开分液漏斗活塞滴入适量稀硝酸，至C中红棕色完全消失后，关闭K1、K2，此时装置C的作用为________。滴入适量浓盐酸，点燃酒精灯，当________(填装置字母)中充满黄绿色气体时，打开K1、K3，制备NOCl。

(4)装置乙中装有无水CaCl2，其作用为______________；丙为尾气处理装置，则最佳选择为________。

解析：(1)由图可知，仪器甲的名称是蒸馏烧瓶。(2)图示装置中的恒压分液漏斗，可以平衡分液漏斗内外压强，便于液体顺利流下。(3)关闭K1、K2，A中依然产生NO气体，故此时C可以作为安全瓶，储存A中产生的NO气体，滴入适量浓盐酸，点燃酒精灯，当D中充满黄绿色气体时，打开K1、K3，制备NOCl。(4)亚硝酰氯(NOCl)遇水发生水解反应，装置乙中无水氯化钙可以吸收水蒸气，防止水蒸气进入D中使NOCl水解，丙为尾气处理装置，尾气主要为NO、Cl2和NOCl、NO2，故在尾气吸收时可以选用NaOH溶液，同时为了防止NOCl和NO2挥发逸出，可以在上方加一个浸有NaOH溶液的棉花团，①中碱石灰固体不能吸收NOCl和NO气体，③中不能避免挥发出来的气体污染空气，则最佳选择为②。

答案：(1)蒸馏烧瓶

(2)平衡压强，便于液体顺利流下

(3)储存A中产生的NO　D

(4)防止水蒸气进入D，使NOCl水解　②