1、氢化钙固体登山运动员常用的能源提供剂。某兴趣小组长拟选用如下装置制备氢化钙。
请回答下列问题:
(1)请选择必要的装置,按气流方向连接顺序为________(填仪器接口的字母编号)
(2)根据完整的实验装置进行实验,实验步骤如下:检查装置气密性后,装入药品;打开分液漏斗活塞_________(请按正确的顺序填入下列步骤的标号)。
A.加热反应一段时间 B.收集气体并检验其纯度
C.关闭分液漏斗活塞 D.停止加热,充分冷却
(3)实验结束后,某同学取少量产物,小心加入水中,观察到有气泡冒出,溶液中加入酚酞后显红色,该同学据此判断,上述实验确有CaH2生成。
① 写出CaH2与水反应的化学方程式 ___________________
②该同学的判断不正确,原因是_________________
(4)请你设计一个实验,用化学方法区分钙与氢化钙,写出实验简要步骤及观察到的现象___________。
(5)登山运动员常用氢化钙作为能源提供剂,与氢气相比,其优点是____________。
解析:(1)钙属于极活泼的金属,极易与水反应生成氢氧化钙和氢气,而制备的氢气中会混有水蒸气和氯化氢,所以在与钙化合之前需要除杂和干燥,分别选用试剂是氢氧化钠和浓硫酸;同时为防止空气中水蒸气进入,最后还需要连接干燥管,所以正确的顺序为:i→e,f→d,c→j,k(或k,j)→a;
(2)由于多余的氢气需要燃烧反应掉,所以应该先收集一部分气体并检验其纯度,反应结束后还需要使氢化钙在氢气的氛围中冷却,所以应该最后关闭分液漏斗活塞,因此正确的顺序为BADC;
(3)氢化钙中H显-1价,极易与水反应生成氢氧化钙和氢气,方程式为:CaH2+2H2O=Ca(OH)2+H2↑;因为金属钙与水反应也会生成氢氧化钙和氢气,同样会出现上述现象,所以该同学的判断不正确。
(4)由于氢化钙中含有氢元素,因此氢化钙的燃烧产物有水,所以可以利于无水硫酸铜进行检验其燃烧产物。
(5)氢气是气体不方便携带,而氢化钙是固体,便于携带。
2、某研究性学习小组为合成1-丁醇,查阅资料得知一条合成路线:
CO的制备原理:HCOOHCO↑+H2O,并设计出原料气的制备装置(如下图)
请填写下列空白:
(1)实验室现有锌粒、稀硝酸、稀盐酸、浓硫酸、2-丙醇,从中选择合适的试剂制备氢气、丙烯。写出化学方程式: , 。
(2)若用以上装置制备干燥纯净的CO,装置中a和b的作用分别是 , ;
C和d中承装的试剂分别是 , 。若用以上装置制备H2, 气体发生装置中必需的玻璃仪器名称是 ;在虚线框内画出收集干燥H2的装置图。
(3)制丙烯时,还产生少量SO2、CO2及水蒸气,该小组用以下试剂检验这四种气体,混合气体通过试剂的顺序是________________(填序号)
①饱和Na2SO3溶液 ②酸性KMnO4溶液 ③石灰水
④无水CuSO4 ⑤品红溶液
(4)合成正丁醛的反应为正向放热的可逆反应,为增大反应速率和提高原料气的转化率,你认为应该采用的适宜反应条件是______________。
a. 低温、高压、催化剂 b. 适当的温度、高压、催化剂
c. 常温、常压、催化剂 d. 适当的温度、常压、催化剂
(5)正丁醛经催化剂加氢得到含少量正丁醛的1—丁醇粗品,为纯化1—丁醇,该小组查阅文献得知:①R—CHO+NaHSO3(饱和)→RCH(OH)SO3Na↓;②沸点:乙醚34℃,1—丁醇118℃,并设计出如下提纯路线:
试剂1为_________,操作1为________,操作2为_______,操作3为_______。
解析:(1)氢气可用活泼金属锌与非氧化性酸盐酸通过置换反应制备,氧化性酸如硝酸和浓硫酸与锌反应不能产生氢气,方程式为Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑;2-丙醇通过消去反应即到达丙烯,方程式为:
(CH3)2CHOHCH2=CHCH3↑+H2O;
(2)甲酸在浓硫酸的作用下通过加热脱水即生成CO,由于甲酸易挥发,产生的CO中必然会混有甲酸,所以在收集之前需要除去甲酸,可以利用NaOH溶液吸收甲酸。又因为甲酸易溶于水,所以必需防止液体倒流,即b的作用是防止倒吸,最后通过浓硫酸干燥CO。为了使产生的气体能顺利的从发生装置中排出,就必需保持压强一致,因此a的作用是保持恒压;若用以上装置制备氢气,就不再需要加热,所以此时发生装置中的玻璃仪器名称是分液漏斗和蒸馏烧瓶;氢气密度小于空气的,因此要收集干燥的氢气,就只能用向下排空气法,而不能用排水法收集;
(3)检验丙烯可以用酸性KMnO4溶液,检验SO2可以用酸性KMnO4溶液褪色、品红溶液或石灰水,检验CO2可以石灰水,检验水蒸气可以无水CuSO4,所以在检验这四种气体必需考虑试剂的选择和顺序。只要通过溶液,就会产生水蒸气,因此先检验水蒸气;然后检验SO2并在检验之后除去SO2,除SO2可以用饱和Na2SO3溶液,最后检验CO2和丙烯,因此顺序为④⑤①②③(或④⑤①③②);
(4)由于反应是一个体积减小的可逆反应,所以采用高压,有利于增大反应速率和提高原料气的转化率;正向反应是放热反应,虽然低温有利于提高原料气的转化率,但不利于增大反应速率,因此要采用适当的温度;催化剂不能提高原料气的转化率,但有利于增大反应速率,缩短到达平衡所需要的时间,故正确所选项是b;
(5)粗品中含有正丁醛,根据所给的信息利用饱和NaHSO3溶液形成沉淀,然后通过过滤即可除去;由于饱和NaHSO3溶液是过量的,所以加入乙醚的目的是萃取溶液中的1—丁醇。因为1—丁醇,和乙醚的沸点相差很大,因此可以利用蒸馏将其分离开。
答案:(1)Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑;(CH3)2CHOHCH2=CHCH3↑+H2O;
(2)恒压 防倒吸 NaOH溶液 浓硫酸 分液漏斗 蒸馏烧瓶
(3)④⑤①②③(或④⑤①③②); (4)b
(5)饱和NaHSO3溶液 过滤 萃取 蒸馏
3、(1)下图是用KMnO4 与浓盐酸反应制取适量氯气的简易装置。
装置B、C、D的作用分别是:B__________;c___________;D__________;
(2)在实验室欲制取适量NO气体。
①下图中最适合完成该实验的简易装置是_________(填序号);
②根据所选的装置完成下表(不需要的可不填):
应加入的物质 | 所起的作用 | |
A | ||
B | ||
C | ||
D |
③简单描述应观察到的实验现象________________________________________。
答案:(1)向上排气收集氯气 安全作用,防止D中的液体倒吸进入集气管B中 吸收尾气,防止氯气扩散到空气中污染环境 (2)①I ②
应加入的物质 | 所起的作用 | |
A | 铜屑和稀硝酸 | 发生NO气体 |
B | 水 | 排水收集NO气体 |
C | 主要是接收B中排出的水 |
③反应开始时,A中铜表面出现无色小气泡,反应速率逐渐加快;A管上部空间由无色逐渐变为浅棕红色,随反应的进行又逐渐变为无色;A中的液体由无色变为浅蓝色;B中的水面逐渐下降,B管中的水逐渐流入烧杯C中。
4、实验室可用氯气与金属铁反应制备无水三氯化铁,该化合物是棕红色、易潮解,100℃左右时升华。下图是两个学生设计的实验装置、左边的反应装置相同,而右边的产品收集装置则不同,分别如(Ⅰ)和(Ⅱ)所示。试回答:
(1)B中反应的化学方程式为:______________________________________;
(2)D中的反应开始前,需排除装置中的空气,应采取的方法是______________________。
(3)D中反应化学方程式为:________________________________。
(4)装置(Ⅰ)的主要缺点是:__________________________________ 。
(5)装置(Ⅱ)的主要缺点是:_____________________________。如果选用此装置来完成实验,则必须采取的改进措施是:_____________________________。
4.
(1) (3分)
或
(2)B中的反应进行一段时间后,看到共绿色气体充满装置,再开始加热D (3分)
(3) (2分)
(4)导管易被产品堵塞,尾气排入空气,易造成环境污染 (2分)
(5)产品易受潮解 (2分)
在瓶E和F之间连接装有干燥剂的装置 (2)
(其他既能防止产品潮解又能防止尾气污染环境的合理答案均给分)
5、如图所示,集气瓶内充满某混合气体,置于光亮处,将滴管内的
水挤入集气瓶后,烧杯中的水会进入集气瓶,集气瓶气体是
① CO、O2 ② Cl2、CH4 ③ NO2、O2 ④ N2、H2
A.①② B.②④ C.③④ D.②③
5、D
6、大气压强对许多物理实验和化学实验有着重要影响。
Ⅱ.(20分)制取氨气并完成喷泉实验(图中夹持装置均已略去)。
(1)写出实验室制取氨气前化学方程式: 。
(2)收集氨气应使用 法,要得到干燥的氨气可选用 做干燥剂。
(3)用图1装置进行喷泉实验,上部烧瓶已装满干燥氨气,引发水上喷的操作是 。该实验的原理是 。
(4)如果只提供如图2的装置,请说明引发喷泉的方法。
(1)2NH4Cl+Ca(OH)22NH3↑+CaCl2+2H2O (2)向下排空气 碱石灰
(3)打开止水夹,挤出胶头滴管中的水。 氢气极易溶解于水,致使烧瓶内气体压强迅速减小。
(4)打开夹子,用手(或热毛巾等)将烧瓶捂热,氢气受热膨胀,赶出玻璃导管内的空气,氨气与水接触,即发生喷泉。
7、用下面两种方法可以制得白色的Fe(OH)2沉淀。
方法一:用不含Fe3_的FeSO4溶液与用不含O2的蒸馏水配制的NaOH溶液反应制备。
(1)用硫酸亚铁晶体配制上述FeSO4溶液时还需加入_________。
(2)除去蒸馏水中溶解的O2常采用_____的方法。
(3)生成白色Fe(OH)2沉淀的操作是用长滴管吸取不含O2的NaOH溶液,插入FeSO4溶液液面下,再挤出NaOH溶液。这样操作的理由是_________。
方法二:在如图装置中,用NaOH溶液、铁屑、稀H2SO4等试剂制备。
(1)在试管Ⅰ里加入的试剂是___________。
(2)在试管Ⅱ里加入的试剂是___________。
(3)为了制得白色Fe(OH)2沉淀,在试管Ⅰ和Ⅱ中加入试剂,打开止水夹,塞紧塞子后的实验步骤是______________。
(4)这样生成的Fe(OH)2沉淀能较长时间保持白色,其理由是______。
方法一 (1)稀H2SO4 铁屑 (2)煮沸 (3)避免生成的 Fe(OH)2沉淀接触O2
方法二 (1)稀 H2SO4 铁屑 (2)NaOH溶液
(3)检验试管Ⅱ出口处排出的氢气的纯度。当排出的H2纯净时,再夹紧止水夹。
(4)试管Ⅰ中反应生成的H2充满了试管Ⅰ和试管Ⅱ,且外界空气不容易进入。
8、根据下图及描述,回答下列问题:
(1)关闭图A装置中的止水夹a后,从长颈漏斗向试管中注入一定量的水,静置后如图所示。试判断:A装置是否漏气?(填“漏气”、“不漏气”或“无法确定”) ,判断理由: 。
(2)关闭图B装置中的止水夹a后,开启活塞b,水不断往下滴,直至企部流入烧瓶。试判断:B装置是否漏气?(填“漏气”、“不漏气”或“无法确定”) , 判断理由: 。
(1)不漏气 由于不漏气,加水后试管内气体体积减小,导致压强增大,长颈漏斗内的水面高出试管内的水面。
(2)无法确定 由于分液漏斗和烧瓶间有橡皮管相连,使分液漏斗中液面上方和烧瓶中液面上方的压强相同,无论装置是否漏气,都不影响分液漏斗中的液体滴入烧瓶。
9、已知某纯碱试样中含有NaCl杂质,为测定试样中纯碱的质量分数,可用下图中的装置进行实验。
主要实验步骤如下:①按图组装仪器,并检查装置的气密性
②将ag试样放入锥形瓶中,加适量蒸馏水溶解,得到试样溶液
③称量盛有碱石灰的U型管的质量,得到bg
④从分液漏斗滴入6mol·L-1的硫酸,直到不再产生气体时为止
⑤从导管A处缓缓鼓入一定量的空气
⑥再次称量盛有碱石灰的U型管的质量,得到cg
⑦重复步骤⑤和⑥的操作,直到U型管的质量基本不变,为dg
请填空和回答问题:
(1)在用托盘天平称量样品时,如果天平的指针向左偏转,说明
(2)装置中干燥管B的作用是
(3)如果将分液漏斗中的硫酸换成浓度相同的盐酸,测试的结果 (填高、偏低或不变)
(4)步骤⑤的目的是
(5)步骤⑦的目的是
(6)该试样中纯碱的质量分数的计算式为
(7)还可以用其他实验方法测定试样中纯碱的质量分数。请简述一种不同的实验法。
(1)样品重,砝码轻(2)防止空气中的CO2和水气进入U型管中(3)偏高(4)把反应产生的CO2全部导入U型管中(5)判断反应产生的CO2是否全部排出,并被U型管中的碱石灰吸收(6)(7)答案略。
10、以下各种尾气吸收装置中,适合于吸收易溶性气体,而且能防止倒吸的是
A B C D 19、BD
11、在下图装置中,烧瓶中充满干燥气体a,将滴管中的液体b挤入烧瓶内,轻轻振荡烧瓶,然后打开弹簧夹f,烧杯中的液体b呈喷泉状喷出,最终几乎充满烧瓶.
则a和b分别是 ( )
11.B,D
12、在一定条件下用普通铁粉和水蒸气反应,可以得到铁的氧化物.该氧化物又可以经过此反应的逆反应,生成颗粒很细的铁粉.这种铁粉具有很高的反应活性,在空气中受撞击或受热时会燃烧,所以俗称'引火铁'.请分别用下图中示意的两套仪器装置,制取上述铁的氧化物和'引火铁'.实验中必须使用普通铁粉和6摩/升盐酸,其他试剂自选(装置中必要的铁架台、铁夹、铁圈、石棉网、加热设备等在图中均已略去).
填写下列空白:
(1)实验进行时试管A中应加入的试剂是___________;烧瓶B的作用是_____________________________________________;烧瓶C的作用是____________________________________________;在试管D中收集得到的是______________________.
(2)实验时,U型管G中应加入的试剂是______________________;长颈漏斗H中应加入____________________________.
(3)两套装置中,在实验时需要加热的仪器是__________(填该仪器对应的字母) .
(4)烧瓶I中发生的反应有时要加入少量硫酸铜溶液,其目的是_________________.
(5)试管E中发生反应的化学方程式是_______________________________________.
(6)为了安全,在E管中的反应发生前,在F出口处必须______________________;E管中的反应开始后,在F出口处应_____________________________________.
(1)普通铁粉(或铁粉),作为水蒸气发生器(或用来产生水蒸气);防止水倒吸(或用作安全瓶);氢气(每空1分,共4分)
(2)固体NaOH(或碱石灰、CaO等碱性固体干燥剂);6摩/升HCl (每空1分,共2分)注:G中如填写酸性干燥剂或液体干燥剂,则此空不给分.
(3)A、B、E (必须全对给1分,错、漏1个即不给分)
(4)加快氢气产生的速度(1分)
(6)检验氢气的纯度(1分) 点燃氢气(2分)
13、某学生利用氯酸钾分解制氧气的反应,测定氧气的摩尔质量。实验步骤如下:
①把适量的氯酸钾粉末和少量二氧化锰粉末混合均匀,放入干燥的试管中,准确称量,质量为a g。
②装好实验装置。
③检查装置气密性。
④加热,开始反应,直到产生一定量的气体。
⑤停止加热(如图,导管出口高于液面)。
⑥测量收集到气体的体积。
⑦准确称量试管和残留物的质量为b g。
⑧测量实验室的温度。
⑨把残留物倒入指定的容器中,洗净仪器,放回原处,把实验桌面收拾干净。
⑩处理实验数据,求出氧气的摩尔质量。
回答下列问题:
(1)如何检查装置的气密性?___________________________________。
(2)以下是测量收集到气体体积必须包括的几个步骤;①调整量筒内外液面高度使之相同;②使试管和量筒内的气体都冷却至室温;③读取量筒内气体的体积。这三步操作的正确顺序是:________(请填写步骤代号)
(3)测量收集到气体体积时,如何使量筒内外液面的高度相同?____________。
(4)如果实验中得到的氧气体积是c L(25 ℃、1.01×l05 Pa),水蒸气的影响忽略不计,氧气的摩尔质量的计算式为(含a、b、c,不必化简):M(O2)= ____________。
(1)将导管的出口浸入水槽的水中,手握住试管,有气泡从导管口逸出,放开手后,有少量水进入导管,表明装置不漏气。(3分) (2)②①③(3分) (3)慢慢将量筒下移(3分)
(4) (4分)
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