【走向高考】2023高考化学一轮总复习 12-3常见气体制备和实验方案设计 新人教版（必修部分）

12-3常见气体制备和实验方案设计一、选择题1．下列关于气体的制备的说法不正确的是(　　)A．用碳酸钠粉末可以制备CO2B．用铁片和稀H2SO4反应制取H2时，为加快产生H2的速率可改用浓H2SO4C．加热分解NH4HCO3固体，将所得的气体进行适当处理可获得NH3D．用KMnO4固体和用KClO3固体制备O2的装置完全相同解析：本题考查几种重要气体制备的实验原理。选项A，Na2CO3粉末可以与稀硫酸等反应获取CO2，但不能使用启普发生器。选项B，Fe在浓H2SO4中发生钝化，不能得到大量的H2。选项C，加热NH4HCO3得到CO2、NH3、H2O的混合气体，将混合气体通过碱石灰除去CO2和H2O即可得到NH3，选项D，用KMnO4固体和KClO3固体制备O2都属于“固＋固”加热型，其装置完全相同。答案：B2．以下集气装置中不正确的是(　　)解析：收集NH3时堵塞试管口，无法将空气排出去，故无法达到收集的目的。答案：C3．下图所示的实验操作，不能达到相应目的的是(　　)解析：本题考查基本实验操作。D选项制取氨气不能用氯化铵分解法，因为降温后氨气会与氯化氢化合又重新生成氯化铵，错误。答案：D11\n4．以下气体发生装置中，不具有与启普发生器相同功能的是(　　)解析：本题考查考生对启普发生器原理的认识和对实验装置的分析、评价能力。启普发生器的原理就是关闭活塞，反应物(一为固态、一为液态)将自动分离，停止反应。答案：C5．(2013·中江县龙台中学高三上学期期中)下列制备气体的实验设计中错误的是(　　)选项ABCD药品NH4Cl与Ca(OH)2石灰石和稀盐酸稀硝酸和铜片KMnO4与浓盐酸装置答案：C6．(2011·金华十校期末)下列实验设计和结论相符合的是(　　)A．将碘水倒入分液漏斗，加入适量乙醇，振荡后静置，可将碘萃取到乙醇中B．某气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，该气体一定显碱性C．在蒸馏水中加入少量FeCl3固体，可得纯净的FeCl3溶液D．某无色溶液中加入Ba(NO3)2溶液，再加稀盐酸，沉淀不溶解，则原溶液中一定有SO解析：因为乙醇与水互溶，所以不能用乙醇萃取碘水中的碘，A错误；能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体呈碱性，B正确；因为Fe3＋易水解，故配制FeCl3溶液时，将FeCl3固体溶于浓盐酸中，然后再加蒸馏水稀释到所需浓度，C错误；若原溶液中含有SO，加入Ba(NO3)2和盐酸后，SO被氧化成SO，也会生成不溶性的白色沉淀，D项错误。答案：B7．下列实验能达到目的是(　　)11\nA．可以用装置Ⅰ制备乙烯B．灼烧海带时，用装置Ⅱ盛放海带C．用装置Ⅲ测定化学反应速率D．装置Ⅳ可以除去Cl2中O2解析：本题考查考生的实验设计能力。制备乙烯时要将温度计插入反应液中，以控制反应液的温度；C项不能产生气体，无法达到实验目的；D项中Cl2也可以和Cu发生反应被消耗掉。答案：B8．用铁制备较纯净的三氧化二铁，下列实验方案最好的是(　　)A．使铁在潮湿的空气中缓慢氧化B．铁在氯气中燃烧，加水溶解，加入足量NaOH溶液，过滤、洗涤、然后充分加热分解C．使铁溶解于稀硫酸，然后加入足量NaOH溶液，过滤、洗涤，然后充分加热分解D．使铁与足量稀硝酸反应，然后加入足量NaOH溶液，过滤、洗涤，然后充分加热分解解析：A项，最终生成铁锈(氧化铁水合物)；B项，FeFeCl3Fe(OH)3Fe2O3，方案合理；C项，FeFeSO4Fe(OH)2，Fe(OH)2在空气中加热时部分氧化为Fe(OH)3，分解产物中既有FeO，又有Fe2O3等；D项，Fe与HNO3反应产生大气污染物NO。答案：B9．某化学兴趣小组设计了下列四个实验装置，试图通过观察实验现象说明CO2与NaOH溶液发生了反应，其中无法达到实验目的的是(　　)11\n解析：D项中a瓶中的导气管应长进短出。答案：D10．(2012·天津六校联考)下列实验操作与预期实验目的或所得实验结论一致的是(　　)选项实验操作实验目的或结论A向含有少量FeCl3的MgCl2溶液中加入足量Mg(OH)2粉末，搅拌一段时间过滤除去MgCl2溶液中少量FeCl3B向某溶液中加入BaCl2溶液生成白色沉淀，继续加稀硝酸沉淀不消失证明溶液中含SOC向某溶液中加入稀盐酸，放出无色无味气体，将气体通入澄清石灰水中，石灰水变浑浊证明该溶液中存在COD两支试管中装有等体积、等浓度的H2O2溶液，向其中一支试管中加入FeCl3溶液FeCl3溶液对H2O2分解速率无影响解析：FeCl3溶液中存在水解平衡：Fe3＋＋3H2OFe(OH)3＋3H＋，加入足量Mg(OH)2粉末(不引入新的杂质离子)能使水解平衡正向移动，Fe3＋以Fe(OH)3的形式沉淀而析出，从而达到除杂的目的，故A正确；“向某溶液中加入BaCl2溶液生成白色沉淀，继续加稀硝酸沉淀不消失”，该溶液中可能存在Ag＋，故B错；“向某溶液中加入稀盐酸，放出无色无味气体，将气体通入澄清石灰水中，石灰水变浑浊”，该溶液中还可能存在SO，故C错；FeCl3溶液对H2O2的分解有催化作用，故D错。答案：A11．下列实验设计能够成功的是(　　)11\nA．检验亚硫酸钠试样是否变质：试样溶液白色沉淀沉淀不溶解B．除去乙酸乙酯中混有的乙酸：混合液溶液分层得上层液体C．证明酸性条件下H2O2氧化性比I2强：NaI溶液溶液变蓝色D．鉴定盐A的成分是FeBr3：解析：Na2SO3溶液中加HNO3能将SO氧化生成SO，A错误；乙酸能与Na2CO3反应，故上层是乙酸乙酯，B正确；在NaI溶液中加HNO3酸化，可认为是HNO3氧化I－，C错误；同样，向FeBr2溶液中加HNO3酸化的AgNO3溶液时，Fe2＋可被氧化为Fe3＋，不能说明盐A溶液中含有Fe3＋，故D错误。答案：B12．(2012·江西盟校二联)下列实验对应的结论不正确的是(　　)A．①能组成Zn－Cu原电池B．②能证明非金属性Cl>C>SiC．③说明反应2NO2(g)N2O4(g)，ΔH<011\nD．④白色沉淀为BaSO4解析：A项，通过盐桥可形成原电池。B项，HCl不是氯元素最高价氧化物的水化物，不能通过其酸性强弱来比较非金属性强弱。C项，热水中颜色加深，则升高温度时，2NO2(g)N2O4(g)平衡向逆反应方向移动，则正反应是放热反应，即ΔH<0。D项，SO2溶于水生成H2SO3，H＋、NO把SO氧化成SO，从而生成BaSO4沉淀。答案：B13．为测定碳酸钠的质量分数(设含杂质碳酸氢钠)，某学生设计了如下实验方案，下列对实验方案的叙述正确的是(　　)A．称量所需要的仪器是托盘天平B．样品放在蒸发皿中灼烧C．样品中碳酸钠的质量分数为0.76D．如果灼烧后的样品放在空气中冷却，会造成实验结果偏大解析：托盘天平不可能精确到小数点后三位；灼烧应放在坩埚中，而不是蒸发皿中；碳酸氢钠受热分解生成碳酸钠，根据化学反应方程式计算，求出碳酸钠的质量分数为0.892；灼烧后的样品放在空气中冷却，碳酸钠吸水，会造成实验结果偏大。答案：D14．(2011·广东高考)某同学通过系列实验探究Mg及其化合物的性质，操作正确且能达到目的的是(　　)A．将水加入浓硫酸中得到稀硫酸，置镁片于其中探讨Mg的活泼性B．将NaOH溶液缓慢滴入MgSO4溶液中，观察Mg(OH)2沉淀的生成C．将Mg(OH)2浊液直接倒入已装好滤纸的漏斗中过滤，洗涤并收集沉淀D．将Mg(OH)2沉淀转入蒸发皿中，加足量稀盐酸，加热蒸干得无水MgCl2固体解析：A中稀释浓H2SO4方法错误；B正确；C中过滤时，将Mg(OH)2浊液倒入过滤器中应用玻璃棒引流；D中MgCl2溶液加热蒸干时，Mg2＋水解，加热促进水解平衡向正方向移动，最终得不到MgCl2固体。答案：B15．(2011·上海高考)草酸晶体(H2C2O4·2H2O)100℃开始失水，101.5℃熔化，150℃左右分解产生H2O、CO和CO2。用加热草酸晶体的方法获取某些气体，应该选择的气体发生装置是(图中加热装置已略去)(　　)11\n解析：草酸先熔化后分解，不能用C，有水生成不能用A，而锥形瓶不能用于给固体加热。答案：D二、非选择题16．(2012·济南市2月高考模拟)(1)实验是化学研究的基础，下列有关说法中，正确的是_______。a．可在耐高温的石英坩埚中进行熔化氢氧化钠固体的实验b．用pH试纸测定溶液的pH时，不需要蒸馏水润湿试纸c．实验室中不慎将酒精洒在台面上起火，可用湿抹布覆盖灭火d．实验室取用少量白磷时，可将白磷取出，在空气中用小刀切割(2)用分液漏斗和烧杯可以装配成一套简易的，能随开随用、随关随停的气体发生装置，如图所示。能用此装置制备的气体有__________。a．用块状大理石与盐酸反应制取CO2b．用锌粒与稀硫酸反应制取H211\nc．用过氧化钠与水反应制取O2d．用二氧化锰与浓盐酸反应制取Cl2解析：本题考查化学实验。难度中等。(1)a项，石英中的二氧化硅可与氢氧化钠反应，错误；d项，白磷可在空气中自燃，错误。(2)过氧化钠与水的反应太剧烈，不能控制，c项不可；而用二氧化锰与浓盐酸反应制氯气需要加热，d项不可。答案：(1)bc　(2)ab17．(2012·北京东城二模)某课外活动小组设计下列实验装置(夹持仪器略)，验证“二氧化碳与水接触时才能和过氧化钠反应”。(1)过氧化钠与二氧化碳反应的化学方程式是______________，该反应中，反应物的总能量____________(填“大小”或“小于”)生成物的总能量。(2)装置Ⅰ中的试剂是________(填序号)。a．稀盐酸　　b．稀硫酸　　c．小苏打　　d．石灰石(3)实验时，应先打开弹簧夹______(填K1或K2)，观察到预期现象后，关闭它，再打开另一个弹簧夹。(4)实验过程中将带火星的木条置于a口，观察到带火星的木条始终不复燃。①为了观察到木条复燃，甲建议在Ⅲ后安装一个盛有碱石灰的干燥管，目的是________________；②乙认为即使采纳甲的建议且最终观察到木条复燃，也不能证明CO2参与了反应，原因是____________________________________。(5)为进一步达到实验目的，应补充的实验是：最终反应后Ⅲ中所得固体，______________________。解析：本题是一道以CO2与Na2O2的反应为背景的实验题，考查了实验方案的设计与评价。(1)CO2与Na2O2反应为放热反应，反应物总能量大于生成物总能量。(2)稀盐酸会挥发出HCl气体，对实验产生影响，故选用稀硫酸；稀硫酸与石灰石反应生成微溶物CaSO4会阻止反应进行，故选择小苏打。(3)先关闭K1，打开K2，CO2被浓硫酸干燥，观察干燥的CO211\n是否与Na2O2反应，然后再关闭K2，打开K1，观察含水蒸气的CO2与Na2O2的反应现象。(4)①从a中出来的O2中会含有大量未反应的CO2，故在Ⅲ后安装一个盛有碱石灰的干燥管除去CO2；②H2O与Na2O2反应也会产生O2，故通过检验是否有O2生成来达到实验目的也不可靠。(5)CO2与Na2O2反应生成Na2CO3，而水与Na2O2反应生成的是NaOH，故可通过检验反应后固体产物的成分来达到实验目的。答案：(1)2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2　大于(2)bc　(3)K2(4)①除去未反应的CO2　②水与Na2O2反应生成氧气(5)加入稀盐酸，将产生的气体通入澄清石灰水(合理答案均给分)18．(2012·湖南省十二校高三联考(一))下列装置可用于某些气体(或物质)的制备、干燥、性质的验证和尾气的处理(加热及夹持、固定装置均略去)，请回答下列问题(仪器装置可任意选用，必要时可重复使用)：(1)当圆底烧瓶中盛装锌片，分液漏斗中盛装稀硫酸时，可验证H2的还原性并检验其氧化产物。①仪器的连接顺序为A→D→B→B→C，两次使用B装置，其中所盛的药品依次CuO、________，证明H2有还原性的现象是____________________________________。②检查好装置的气密性后，在加热B之前必须进行的操作是___。(2)若圆底烧瓶中盛装MnO2、分液漏斗中盛装浓盐酸，B中是纯铁粉，则可选用上述装置制取纯净的FeCl3(FeCl3遇水蒸气产生白雾)。①按气流由左向右流动的方向，选择适当的仪器与A相连进行实验，按装置的连接顺序完成下表：仪器编号作用A制备Cl211\n②装置A中发生反应的离子方程式为___________________。③实验过程中，A、B两处均需要加热但不能同时加热，应先加热A一段时间后再点燃B处酒精灯的理由是__________________。④设计一种方案，验证实验结束后，B装置内固体中仍存在一定量的铁单质：______________________________________________。答案：(1)①无水硫酸铜　左侧的硬质玻璃管B中固体由黑色变成红色(或左侧硬质玻璃管中固体由白色变成蓝色)②检验H2是否纯净或装置中的空气是否排尽(2)①仪器偏号作用F除去挥发出来的HClD干燥Cl2B制备FeCl3C(或D)防止水蒸气进入B中导致FeCl3变质E吸收没有反应完的Cl2，防止污染空气(或其他合理答案)②MnO2＋4H＋＋2Cl－Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O③先用Cl2排除装置内的空气，防止加热时O2氧化单质铁④取出装置B中的固体，用吸铁石靠近它，吸铁石上有固体粉末出现19．(2012·辽宁省大连市高三一模)Na2CO3是一种很重要的化学物质，某学生拟在实验室中制备Na2CO3。下面是他的制备实验过程：用50mLNaOH溶液吸收CO2气体，制备Na2CO3溶液。为了防止通入的CO2气体过量，生成NaHCO3，他设计了如下实验步骤：(Ⅰ)用25mLNaOH溶液吸收过量的CO2气体，至CO2气体不再溶解；(Ⅱ)小心煮沸溶液1～2min；(Ⅲ)在得到的溶液中加入另一半(25mL)NaOH溶液，使溶液充分混合。(1)在(Ⅰ)中，刚通入CO2时发生反应的化学方程式为________；而后又发生反应的离子方程式为__________________；在(Ⅱ)中煮沸溶液的目的是__________________；11\n在(Ⅲ)中混合另一半NaOH溶液后发生反应的离子方程式是________________________。(2)按该同学的设计，第(Ⅰ)步实验装置如下：①装置A使用的试剂是_____(固体)和_____溶液。②装置B使用的试剂最好是______(填“水”、“饱和NaOH溶液”、“饱和Na2CO3溶液”或“饱和NaHCO3溶液”)，作用是______________________，如果不用装置B，最终得到的Na2CO3溶液中可能存在的杂质有__________。答案：(1)2NaOH＋CO2===Na2CO3＋H2O　CO＋CO2＋H2O===2HCO　除去过量的CO2气体，防止NaHCO3分解　OH－＋HCO===CO＋H2O(2)①石灰石　盐酸②饱和NaHCO3溶液　除去CO2中混有的HCl气体　NaCl、NaOH11