人教版高考化学二轮复习专题集训2常见气体的实验室制法及其性质探究含答案

常见气体的实验室制法及其性质探究

(建议用时：40分钟)

1．氢化钙是重要的生氢剂，遇水或酸能够引起燃烧。利用下列装置制备CaH2固体(提供的实验仪器不得重复使用)，下列说法正确的是(　　)

①　　　　②　　　　 ③　　　　④

A．装置①在加入试剂前无需检查气密性

B．各个装置仪器接口的连接顺序为a→c→b→f→g→d→e

C．加热装置④之前必须检查气体的纯度

D．装置③的主要作用是防止空气中的CO2、H2O(g)进入装置④中

C　[装置①为启普发生器，加入试剂之前必须检查装置的气密性，A错误；装置①中产生的氢气会混有HCl、H2O(g)，通过装置③可以除去这两种杂质，所以仪器接口的连接顺序为a→d→e→f→g(或g→f)→b→c，B错误；在加热前需通入氢气排尽装置④硬质玻璃管中的空气，通过检查氢气的纯度确定是否将空气排尽，C正确；装置③的作用是除去氢气中混有的HCl、H2O(g)，D错误。]

2．某学习小组拟利用如图装置制备氮化钙(化学式为Ca3N2，极易与H2O反应)。下列说法正确的是(　　)

A．打开活塞K通入N2，试管A内有气泡产生，说明装置气密性良好

B．U形管中盛放的干燥剂既可以是碱石灰，也可以是浓硫酸

C．将产物Ca3N2放入盐酸中，只能得到一种盐

D．反应结束后，先熄灭酒精灯，待反应管冷却至室温后再关闭活塞K

D　[若装置漏气，打开活塞K通入N2，试管A内仍可能有气泡产生，不能用通入气体的方法检验装置气密性，可关闭活塞K，微热硬质玻璃管，若试管A中产生气泡且装置冷却后导管内形成一段稳定的水柱，则可说明装置气密性良好，A项错误；U形管内只能装固体干燥剂，B项错误；将Ca3N2放入盐酸中可得到CaCl2和NH4Cl两种盐，C项错误；反应结束后，先熄灭酒精灯，待反应管冷却至室温后再关闭活塞K，防止发生倒吸，D项正确。]

3．Y形管是一种特殊的仪器，与其他仪器组合可以进行某些实验探究。利用如图装置可以探究SO2能否与BaCl2溶液反应生成BaSO3沉淀。下列判断正确的是(　　)

A．玻璃管的作用是连通大气，使空气中的氧气进入广口瓶，参与反应

B．使用Y形管甲时，应将Na2SO3固体转移到浓硫酸中

C．Y形管乙中产生的为氧化性气体，将BaSO3氧化为BaSO4沉淀

D．Y形管乙中的试剂可以分别是浓氨水和NaOH固体

D　[玻璃管的作用是连通大气，平衡气压，以便左右两边产生的气体顺利导入BaCl2溶液中，A项错误；使用Y形管甲时，应将浓硫酸转移到Na2SO3固体中，B项错误；SO2与BaCl2不反应，氧化性气体能将溶液中的SO氧化为SO，而不是将BaSO3氧化为BaSO4，C项错误。]

4．(2020·广州市广雅中学模拟)实验室利用下图装置制取无水AlCl3(183 ℃升华，遇潮湿空气即产生大量白雾)，下列说法正确的是(　　)

①　②　③　　　④　　⑤　　⑥　　⑦

A．①的试管中盛装二氧化锰，用于常温下制备氯气

B．②、③、⑥、⑦的试管中依次盛装浓硫酸、饱和食盐水、浓硫酸、NaOH溶液

C．滴加浓盐酸的同时点燃④的酒精灯

D．⑤用于收集AlCl3，⑥、⑦可以用一个装有碱石灰的干燥管代替

D　[由实验装置可知，①为浓盐酸与强氧化剂反应生成氯气，②中饱和食盐水可除去氯气中的HCl，③中浓硫酸干燥氯气，④中Al与氯气反应生成AlCl3，⑤为收集氯化铝的装置，⑥中浓硫酸防止水进入④和⑤中引起氯化铝水解，⑦中NaOH溶液吸收尾气中的氯气。]

5．(2020·烟台模拟)铁粉具有平肝镇心、消痈解毒之功效，主治惊痫、癫狂、脚气冲心、贫血等。某兴趣小组探究用氢气和碳酸亚铁制取铁粉并检验反应产物，实验装置如图。下列说法不正确的是(　　)

A．通过调节分液漏斗的活塞以控制①中气泡产生快慢

B．装置①的作用是干燥氢气

C．装置②、③中的药品分别是无水硫酸铜、碱石灰

D．加热装置Y前，应先让X反应一段时间，排除装置中的空气

C　[根据题意并结合装置图分析可知，装置X为Zn和稀硫酸发生置换反应制备H2的装置，分液漏斗可调节稀硫酸的滴入速率，从而控制①中气泡产生快慢，A项正确；装置①的作用是干燥H2，防止对后面产物的检验产生干扰，B项正确；装置Y为氢气和碳酸亚铁反应制取铁粉的装置，装置②为检验产物H2O的装置，可盛装白色的无水硫酸铜，装置③的主要目的是吸收H2O并防止④中的H2O进入装置②中造成干扰，盛装的药品可以是无水CaCl2，因碱石灰会吸收CO2，不能是碱石灰，C项错误；H2与空气混合加热易发生爆炸，故在加热装置Y前，应先让X反应一段时间，排除装置中的空气，D项正确。 ]

6．(2020·济南二模)如图是实验室制备氯气并进行一系列相关实验的装置(夹持设备已略)。下列说法错误的是(　　)

A．装置A烧瓶内的试剂可以是KMnO4或漂白粉

B．装置B具有除杂和贮存气体的作用

C．实验结束后，振荡D会观察到液体分层且下层呈紫红色

D．利用该装置能证明氯、溴、碘的非金属性逐渐减弱

C　[装置A制备Cl2，不加热，分液漏斗中装浓盐酸，故烧瓶中固体可以是KMnO4或漂白粉[含Ca(ClO)2]，酸性条件下，KMnO4或Ca(ClO)2氧化Cl－生成Cl2，A项正确；装置B中盛有饱和食盐水，可除去Cl2中的杂质气体HCl，通过长颈漏斗可调节装置A和装置B中压强，从而在锥形瓶中收集少量Cl2，B项正确；Cl2与装置C中的NaBr反应生成Br2，Br2与KI反应生成I2，碘溶解在苯中呈现紫红色，出现分层现象，但苯的密度比水小，故上层呈紫红色，C项错误；通过装置C、D中Cl2与Br－，Br2与I－的反应可证明氯、溴、碘的非金属性逐渐减弱，D项正确。]

7．(2020·山东师范大学附中月考)某小组同学利用如图所示装置制备少量NCl3。已知：NCl3可由Cl2与NH4Cl溶液在适宜温度下反应生成。常温下，NCl3为黄色油状液体，熔点为－40 ℃，沸点为71 ℃，加热到93 ℃以上或直接阳光照射都会爆炸。

回答下列问题：

(1)装置A中圆底烧瓶内所盛放的固体是        (填化学式)。

(2)装置B中仪器c的名称是        ，实验过程中该仪器内发生反应的化学方程式为                                                      

                                                              。

(3)装置B的烧杯中应控制水浴加热的温度范围为        。

(4)装置D中所盛放的试剂不能为下列物质中的        (填标号)。

a．生石灰　b．NaOH固体　c．碱石灰　d．无水CaCl2

[解析]　(1)装置A的圆底烧瓶中发生制备Cl2的反应，没有加热，故盛放KMnO4粉末等。(2)装置B中仪器c是蒸馏烧瓶，在该仪器中制备NCl3，根据题干信息可知反应为3Cl2＋NH4ClNCl3＋4HCl。(3)装置B中需要加热蒸馏出NCl3，NCl3的沸点为71 ℃，且在93 ℃以上会爆炸，所以应控制蒸馏温度为71～93 ℃。(4)装置D用于吸收多余的Cl2和HCl，故所盛放的试剂可以为生石灰、NaOH固体或碱石灰，不能是无水CaCl2。

[答案]　(1)KMnO4(合理即可)　(2)蒸馏烧瓶　3Cl2＋NH4ClNCl3＋4HCl　(3)71～93 ℃　(4)d

8．(2020·青岛二模)氨基钠(NaNH2)常用作有机合成的还原剂、脱水剂。某学习小组用如图装置，以NH3和Na为原料加热至350～360 ℃制备氨基钠，并检验其生成的产物和测定产品的纯度。

已知：NaNH2极易水解且易被空气氧化。回答下列问题：

(1)实验时，应先关闭K2，打开K1，通一段时间He，目的是               。

(2)仪器M名称为          ，“试剂X”为                          。

(3)装置A中发生反应的化学方程式为                      

                                                     ，

能证明气体产物的实验现象是                          。

(4)装置C的作用是                                   。

(5)制备时，通入的氨气过量，待钠充分反应后，取m g产品，按如图装置进行实验(产品所含杂质与水反应不放出气体)。

用注射器向试管中缓慢加入H2O至恰好完全反应立即停止，G中液面从刻度V1变为V2(已知V2>V1，数据已折合为标准状况，单位mL)，若忽略固体体积，读取刻度时保持两处液面相平，则产品纯度为        ；若读取V1时，G中液面低于漏斗侧液面，则所测得的纯度比实际产品纯度        (填“偏高”“偏低”或“无影响”)。

[解析]　(1)由于钠和氨气反应生成氢气，因此要排尽装置中的空气，防止加热E时发生爆炸。(2)装置F是为了检验E中生成的水，“试剂X”为无水硫酸铜。(3)装置A中是NH3和Na在350～360 ℃条件下制备氨基钠，可看作是Na置换出NH3中的H，反应方程式为2NH3＋2Na2NaNH2＋H2；气体产物是H2，由实验装置可分析证明生成H2的实验现象是C中湿润红色石蕊试纸不变色，E中氧化铜由黑色变红色，F中无水硫酸铜由白色变蓝色。(4)氢气和氨气均具有还原性，因此用B中P2O5除去氨气，并用湿润的红色石蕊试纸检验氨气是否除净。(5)实验的原理是氨基钠和水反应生成氨气和氢氧化钠，生成氨气的体积通过右侧量气管量出，从而可以求出氨基钠的质量，计算得出纯度。反应的方程式为NaNH2＋H2O===NaOH＋NH3↑，由题意可计算产品纯度为[×10－3×(23＋14＋2)]/m×100%＝%；若读取V1时，G中液面低于漏斗侧液面，则V1读数偏小，最终由(V2－V1)计算产生气体的体积偏大，则所测得的产品纯度偏高。

[答案]　(1)排尽装置内的空气，防止加热E时发生爆炸　(2)三颈烧瓶　无水硫酸铜　(3)2NH3＋2Na2NaNH2＋H2　C中试纸无变化，E中黑色粉末变红，F中白色粉末变蓝　(4)检验氨气是否除净　(5)%　偏高

9．磺酰氯(SO2Cl2)是一种无色液体，熔点为－54.1 ℃，沸点为69.1 ℃，遇水极易水解，遇潮湿空气会产生白雾，是一种有机氯化剂。实验室常用Cl2和SO2在催化剂作用下反应制备磺酰氯。请回答下列问题：

A　　　B　　　　C　　　　D　　E

(1)装置A中烧瓶内发生反应的离子方程式为                         

                                                              。

(2)SO2Cl2的结构式为                                            。

(3)装置C中球形干燥管中盛放的药品为        ，作用是             。

(4)某同学利用上述装置在实验室中制取少量磺酰氯，请帮他连接装置：A－        －B(装置可重复使用)。

(5)装置C中空缺仪器最好选用如图中的        (填“a”或“b”)。

[解析]　(1)80%的硫酸在书写离子方程式时要拆，反应的离子方程式为SO＋2H＋===H2O＋SO2↑。(2)磺酰氯分子的结构式为。(3)装置C中球形干燥管中盛放的药品为碱石灰，作用有两种：一是吸收未反应的氯气和二氧化硫；二是防止空气中的水蒸气进入装置C中，使磺酰氯水解。(4)分析题给装置知A为生成SO2的装置，B为生成Cl2的装置，C为生成磺酰氯的装置，所以装置的连接顺序为A—D—C—D—E—B。(5)用球形冷凝管冷凝更充分，冷凝效果更好，故选a。

[答案]　(1)SO＋2H＋===H2O＋SO2↑

(2)SClOClO

(3)碱石灰　吸收未反应的氯气和二氧化硫；防止空气中的水蒸气进入装置C中，使磺酰氯水解

(4)D—C—D—E

(5)a

10．次磷酸钠(NaH2PO2)常用作化学镀剂、食品及工业锅炉水添加剂、抗氧剂。实验室可用如图所示装置(A处加热仪器略去)制取一定量的次磷酸钠。已知PH3是一种无色、有毒且能自燃的气体。

A　　　B　　　C　D

回答下列问题：

(1)仪器a的名称是        ，已知NaH2PO2能与盐酸反应但不能与NaOH溶液反应，则次磷酸(H3PO2)是        元弱酸。

(2)实验开始时，首先要打开K1，通入一段时间N2，其目的是                                                              ，

为尽可能避免PH3造成的空气污染，拆卸装置前还要进行的一项操作是                                                               ，

a中反应的化学方程式为                                       。

(3)装置C中物质反应后生成了NaCl、NaH2PO2，通过        的方法可分离出NaH2PO2固体(已知NaH2PO2在25 ℃时溶解度为100 g,100 ℃时溶解度为667 g)。

(4)产品纯度测定：取产品m g，将其溶于水配成250 mL溶液，再用        (填“酸式”或“碱式”)滴定管取25.00 mL溶液于锥形瓶中，然后用0.01 mol·L－1的KMnO4标准溶液滴定(氧化产物是PO)，达到滴定终点时消耗V1 mL KMnO4标准溶液，滴定终点的现象是                          ，产品纯度为        。

[解析]　(1)由NaH2PO2能与盐酸反应但不能与NaOH溶液反应知次磷酸是一元弱酸。(2)因a中有PH3生成，PH3能自燃，为防止PH3自燃引起爆炸，实验开始时要先通入N2以排尽装置中的空气。拆卸装置前要继续通入一段时间的N2，将装置中残留的PH3排入装置D中被KMnO4氧化，以免其污染空气。a中NaOH溶液与P4反应生成PH3和次磷酸钠，化学方程式为P4＋3NaOH＋3H2O3NaH2PO2＋PH3↑。(3)由NaH2PO2溶解度数据及NaCl溶解度受温度影响变化不大的特点知，可采用蒸发浓缩、冷却结晶的方法得到NaH2PO2晶体。(4)NaH2PO2是强碱弱酸盐，应使用碱式滴定管取用其溶液。滴定终点的现象是溶液由无色变成浅红色并在30 s内保持不变。由得失电子守恒及元素化合价变化知4n(NaH2PO2)＝5n(KMnO4)，25.00 mL产品溶液中n(NaH2PO2)＝1.25×n(KMnO4)＝1.25V1×10－5 mol，故产品中NaH2PO2的质量为1.1V1×10－2 g，故产品纯度为%。

[答案]　(1)三颈烧瓶　一

(2)排尽装置中的空气，防止反应生成的PH3自燃引起爆炸　打开K1，继续通入一段时间的N2　P4＋3NaOH＋3H2O3NaH2PO2＋PH3↑

(3)蒸发浓缩、冷却结晶

(4)碱式　溶液由无色变成浅红色且在30 s内保持不变　%