考题训练(十九)__常见气体的制取与净化
|夯 实 基 础|
1．[2017·邯郸二模]实验室制取CO2和O2时，无论选择什么药品，图Z19－1所示的装置中都能选用的是( )
2．[2017·郴州]一氧化氮气体是一种无色、无味、有毒且难溶于水的气体，能与空气中的氧气迅速反应。下列实验室收集一氧化氮气体的方法中正确的是( )
A．向上排空气法 B．向下排空气法
C．排水法 D．以上方法都可以
3．[2017·徐州]请根据下列实验装置图Z19－2所示，回答有关问题。
(1)写出标号仪器的名称：①________________，②________________。
(2)用AE组合制取氧气，有关反应的化学方程式为________________________________________；在气体收集完毕后，接下来的操作是______________________________。
(3)实验室制取二氧化碳用稀盐酸而不用浓盐酸，是因为浓盐酸具有____________。常用石灰水检验二氧化碳气体，有关反应的化学方程式是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)乙炔是一种微溶于水的气体，密度与空气接近，实验室常用块状电石和水在常温下反应制取乙炔。制取乙炔的发生装置选______，收集装置选________________________________________________________________________。
4．[2017·广州]分液漏斗是化学实验室一种常用的仪器，可用于滴加液体或分离互不相溶的两种液体。实验室部分反应装置如图Z19－3所示。
(1)实验室用KMnO4制取O2的化学方程式为__________________________。
(2)实验室制取气体通过反应物状态、反应条件等选用相应反应装置，请完成下表空格。
(3)下列关于装置C和D的说法正确的是____________________________________________________。
A．装置C发生反应时，分液漏斗下端必须浸没在液体中
B．装置D发生反应时，长颈漏斗下端必须浸没在液体中
C．装置C和D的气密性检查的操作方法相同
D．装置C和D均可用于制取一定量的H2
5．[2016·怀化]改编某兴趣小组根据下列装置进行实验，请你参与并回答：
(1)a仪器的名称是________。
(2)若用A装置制取氧气，发生反应的化学方程式为_________________________________________________；
若用E装置收集气体，观察到_________________________时才能收集。
(3)写出用B装置制取二氧化碳气体的化学方程式：________________________________________________。
(4)若要收集较干燥的氧气，可选用_____________________________________ (填序号)
装置，并写出检验氧气是否收集满的方法：_____________________________________________________________。
(5)已知氢气密度比空气小，很难溶于水，常用金属锌和稀硫酸反应制取。若实验室要制取少量氢气最好选择发生装置________(填序号，下同)和收集装置________。
6．[2017·娄底]请结合下列实验装置，回答问题。
(1)请写出仪器①的名称：________________。
(2)实验室可用高锰酸钾制取氧气，该反应的化学方程式为___________________________________。
欲用该方法制取一瓶较纯净的氧气，要选择的发生装置和收集装置是________(填序号)。
(3)实验室用E装置来收集CO2，验满的方法是____________________________。
(4)实验室在常温下用块状电石和水反应制取乙炔气体，由于该反应十分剧烈，所以必须严格控制反应速率，你认为图中最适宜的发生装置是________________________________________________________________________
(填序号)。
(5)图Z19－6所示装置具有多种用途，下列有关它用途的说法中，正确的是________(填序号)。
A．该装置用于排空气法收集氢气时，气体应从a端管口通入
B．瓶内装满水，用于收集氧气时，气体应从a端管口通入
C．瓶内装入浓硫酸用于干燥CO2时，气体应该从a端管口通入
D．瓶内装满氧气，要将氧气排出，水应从a端管口通入
7．[2017·石家庄十八县基础摸底]请结合下列实验常用装置，回答下列问题。
(1)指出图中标有字母的仪器名称：a_____________________，
b___________。
(2)若实验室用过氧化氢溶液制取氧气，应选用的发生装置是________(填序号)，写出该反应的化学方程式：__________________________________。若实验室用高锰酸钾在A装置中制取氧气，所制得的氧气是否纯净________(填'纯'或'不纯')。
(3)若要制取二氧化碳，在B装置的锥形瓶中装有石灰石，那么b中应加入__________(填写试剂名称)。若要获得干燥的二氧化碳，还应选用D装置，并在该装置中盛放________(填写试剂名称)。如果用E装置收集该气体，则气体从________________________________________________________________________
(填'c'或'd')端进入。
(4)用C装置代替B装置制取二氧化碳，改进后的优点是_________________________________________。
8．[2017·石家庄十八县基础模拟]图Z19－8是实验室制取气体的常用装置。请根据要求回答问题。
(1)仪器X的名称是______________。
(2)实验室选用B装置制取气体时，长颈漏斗需要伸入液面以下，其原因是__________________________________
____________。
(3)用锌粒与稀硫酸反应制取氢气时，应选择的发生和收集装置是______________________________(填序号)。
(4)收集装置的选择由气体的性质决定。既能用排水法也能用排空气法收集的气体一定具有的性质有________(填序号)。
a．易溶于水 b．难溶于水 c．不与水反应
d．密度与空气接近 e．密度大于或小于空气
f．无色、无味的气体
(5)某同学连接A、F、G进行实验，实验时F中蜡烛燃烧更旺，G中的石蕊溶液变红色，则A中反应的化学方程式为________________________________________________。
9．[2017·葫芦岛]根据下列仪器和装置回答有关问题。
(1)写出图中带标号仪器的名称：①_______________________________。
(2)实验室用A、C、D、E组合制取氧气，该反应的化学方程式为______________________________。用E装置收集氧气时，导管放入集气瓶口的适宜时刻是____________________________________。
(3)请组装一套适合固体和液体反应并能控制反应的开始和停止的发生装置________。
(4)若使用F装置干燥二氧化碳气体，可在F装置中加入________，气体应从________(填'a'或'b')口进入。
10．[2017·广东]据图Z19－10回答有关问题。
(1)仪器a的名称是________；图中可用于加热KClO3制备O2的装置为________(填序号)，化学方程式为________________________________。
(2)若用铁片与稀盐酸在A装置中制备H2，铁片应放在______________；用F收集H2时导入气体的导管端为________(填'b'或'c')；检验装置D气密性的方法是：用止水夹夹紧导管口的胶皮管后，
________________________________________________________________________，则气密性良好。
(3)图中可用于固液反应制备气体的装置中，不能使反应随时发生或停止的装置是____________(填序号)，原因是反应过程中若用止水夹夹紧胶皮管后，______________________。
(4)若用过氧化氢溶液制备O2，最好选用装置________(填序号)，把F装满水，用排水法收集O2并测定气体体积，应在________(填'b'或'c')端连接上一个量筒。
|能 力 提 升|
1．查阅资料获知：镁在加热条件下与O2、N2、CO2、H2O均能发生反应；镁与氮气反应生成的氮化镁(Mg3N2)能与水反应；碱石灰的主要成分是生石灰和氢氧化钠固体。小强欲在实验室里以空气和镁粉为原料制取少量氮化镁。可供选择的装置和药品如图Z19－11所示。
(1)导管口之间的连接顺序是：a→____、____→____、____→____、____→h。
(2)通气后，应先点燃装置________(填'B'或'C')的酒精灯，装置E的作用是________________________________________________。
2．[2017·镇江]改编请结合图Z19－12回答问题。
(1)仪器名称：①__________；②__________。
(2)用氯酸钾和二氧化锰制取氧气，可选用装置________(填序号)和D组合，反应的化学方程式为
_____________________________________________，
二氧化锰的作用是________________。
(3)实验室可用装置B或C制取H2，C装置相对于B的优点是____________________________________________________。
用E装置收集H2，气体应从______________(填'a'或'b')端通入。
(4)实验室用盐酸和锌反应制得的氢气中，常含有少量的水蒸气和氯化氢气体，用如图Z19－13所示装置可得到干燥、纯净的氢气，导管气流方向连接顺序正确的是__________(填序号)。
A．a→b→c→d B．a→b→d→c
C．c→d→a→b D．d→c→a→b
3．[2017·包头]根据实验装置图回答问题。
(1)仪器⑥的名称是________________；从图Z19－14中选择实验室制备并收集二氧化碳的仪器组合________________________(填序号)，该装置还可用于实验室制氧气，写出相关的制氧气的化学方程式：____________________________。
(2)氯气是一种重要的化工原料，它是一种黄绿色的有毒气体，密度比空气大，能溶于水，并能与氢氧化钠等碱溶液反应。
①实验室制取氯气的反应原理为MnO2(固体)＋4HCl(浓)eq \o(=====,\s\up7(△))X＋2H2O＋Cl2↑，则X的化学式为________。
②实验室用图Z19－15所示装置可制取并收集一瓶纯净、干燥的氯气，导管口的正确连接顺序是a→______________________(填序号)，其中饱和食盐水作用是____________________________。
4．[2017·烟台]图Z19－16是实验室制取常见气体及检验相关性质的装置图，据图回答问题。
(1)仪器①的名称是__________。
(2)查阅资料知，高铁酸钾(K2FeO4)固体可用于制取氧气。
方案一：4K2FeO4eq \o(=====,\s\up7(△))2Fe2O3＋4K2O＋3O2↑；
方案二：4K2FeO4＋10H2O===4Fe(OH)3↓＋8KOH＋3O2↑。
①若用方案一制取氧气，应该选用的发生装置是________(填序号)。选用装置C用排空气法收集氧气时，氧气应该从________(填'a'或'b')端通入。
②下列关于以上两种方案制取氧气的说法正确的是________(填序号)。
a．方案一发生的是分解反应
b．方案二更简便、节能
c．制取等质量的氧气，两种方案所需高铁酸钾的质量相等
(3)实验室制取二氧化碳的化学方程式是________________________________________。二氧化碳的水溶液能使蓝色石蕊试纸变红，若用装置D证明蓝色石蕊试纸变红的物质是碳酸而不是水或二氧化碳，应该采取的实验操作顺序是________________________________________________________________________
(填序号，其中①②③可重复使用)。
①从f端通氮气
②从分液漏斗中滴加适量水
③从e端通二氧化碳
④将干燥的蓝色石蕊试纸放入D装置的广口瓶中
参考答案
|夯实基础|
1．B [解析] 实验室制取二氧化碳的药品是石灰石或大理石和稀盐酸，需选用固液常温型气体发生装置，制取氧气用加热高锰酸钾或加热氯酸钾和二氧化锰的混合物的方法，发生装置需选用固体加热型，用过氧化氢溶液和二氧化锰制取氧气，发生装置需选用固液常温型；因此实验室制取CO2和O2的发生装置可能相同，也可能不同，故A、C均错误；二氧化碳、氧气的密度都比空气大，都可用向上排空气法收集，但不能用向下排空气法收集，故B正确、D错误。
2．C [解析] 根据题意可知一氧化氮有毒，能与空气中的氧气迅速反应，所以不能用排空气法收集；一氧化氮难溶于水可用排水法收集，所以选C。
3．(1)①铁架台 ②分液漏斗
(2)2KMnO4eq \o(=====,\s\up7(△))K2MnO4＋MnO2＋O2↑或2KClO3eq \o(=====,\s\up7(MnO2),\s\do5(△))2KCl＋3O2↑
先将导管移出水面，再熄灭酒精灯
(3)挥发性 CO2＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋H2O
(4)B E
[解析] (2)气体收集完毕后，先将导管移出水面，再熄灭酒精灯，目的是防止水倒吸。(3)浓盐酸有挥发性，会导致收集的气体不纯。(4)实验室常用块状电石和水在常温下反应制取乙炔，采用固液常温型装置，因此制取乙炔的发生装置选B，乙炔是一种微溶于水的气体，密度与空气接近，只能用排水法收集，因此收集装置选E。
4．(1)2KMnO4eq \o(=====,\s\up7(△))K2MnO4＋MnO2＋O2↑
(2)
(3)BD
[解析] (3)装置C使用了分液漏斗，其下端管口不需要浸入液面以下，该装置可控制反应速率的快慢；装置D使用了长颈漏斗，为防止生成的气体从长颈漏斗逸出，故发生反应时长颈漏斗下端管口必须浸没在液体中；检查装置C的气密性可用滴液法，检查装置D的气密性可用注水法或抽气法，二者检查气密性的方法不同；装置C和D均可用于固体和液体在常温下制取气体，如用锌和稀硫酸制取氢气。
5．(1)长颈漏斗
(2)2KMnO4eq \o(=====,\s\up7(△))K2MnO4＋MnO2＋O2↑
气泡连续且均匀冒出
(3)CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑
(4)D 将带火星的木条放在集气瓶口，观察木条是否复燃
(5)C E
6．(1)锥形瓶
(2)2KMnO4eq \o(=====,\s\up7(△))K2MnO4＋MnO2＋O2↑ AD
(3)把燃着的木条放在集气瓶口，若木条熄灭，说明收集满
(4)C (5)CD
[解析] (4)乙炔气体的制备选用的发生装置是固液不加热型，反应剧烈需控制反应速率，C装置是固液不加热型且可以控制反应速率。(5)氢气的密度小于空气，气体应该从b端管口进入；用于排水法收集氧气时，气体应该从b端管口进入；浓硫酸干燥CO2时，气体应该从a端管口进入，达到干燥的效果；瓶内装满氧气，要将氧气排出，水应该从a端管口进入。
7．(1)酒精灯 长颈漏斗
(2)B 2H2O2eq \o(=====,\s\up7(MnO2))2H2O＋O2↑ 不纯
(3)稀盐酸 浓硫酸 c
(4)可随时控制反应的发生与停止
[解析] (2)实验室用过氧化氢溶液制取氧气属于固体和液体常温下的反应，因此发生装置选择B；装置A可用于固体加热制取气体，若用此装置采用高锰酸钾制取氧气存在缺陷，即试管口未放一小团棉花，使得加热时高锰酸钾粉末进入导管，致使制得的氧气不纯。(3)选择B装置制取二氧化碳时，从长颈漏斗加入稀盐酸，若要获得干燥的二氧化碳，可在装置D中加入干燥剂浓硫酸；如果用E装置收集该气体，由于二氧化碳密度比空气大，则气体从c端进入，即'长进短出'。(4)C装置中置有塑料多孔隔板，在隔板上放置固体药品石灰石，利用气体压强的原理可随时控制反应的发生与停止，而B装置则不具有此特点。
8．(1)锥形瓶
(2)防止生成的气体从长颈漏斗口逸出
(3)BD(或BE) (4)bce
(5)2KClO3eq \o(=====,\s\up7(MnO2),\s\do5(△))2KCl＋3O2↑
[解析] (2)选择装置B制取气体时，为了防止生成的气体从长颈漏斗口逸出，长颈漏斗末端需要伸入液面以下。(3)用锌粒与稀硫酸制取氢气是固体和液体常温下的反应，因此发生装置选择B，氢气密度比空气小，难溶于水，因此可采用向下排空气法或排水法收集。(4)收集气体方法的选择要根据气体的性质确定，具体涉及气体的溶解性，即是否溶于水，气体的密度较空气密度的大小、是否与氧气反应等方面。(5)采用连接A、F、G进行实验，实验时F中蜡烛燃烧更旺，说明产生的气体具有助燃性，即氧气，蜡烛燃烧产生的二氧化碳气体使得G中的石蕊溶液变红色，故装置A为氯酸钾制取氧气。
9．(1)长颈漏斗
(2)2H2O2eq \o(=====,\s\up7(MnO2))2H2O＋O2↑
导管口有连续而均匀的气泡冒出时
(3)ABD (4)浓硫酸 a
[解析] (3)B装置中有带孔的隔板，如果是固体和液体反应，把固体放在隔板上，结合调节弹簧夹可以控制固体和液体的接触情况，从而控制反应的开始和停止，因此可选用A、B、D组装发生装置。(4)F装置如果作为洗气装置，一般装入的是液体试剂浓硫酸，浓硫酸可干燥二氧化碳气体，因此若使用F装置干燥二氧化碳气体，可在F装置中加入浓硫酸，气体应从a口进，b管口出。
10．(1)漏斗 C 2KClO3eq \o(=====,\s\up7(MnO2),\s\do5(△))2KCl＋3O2↑
(2)有孔塑料片上方 c 通过长颈漏斗向试管中加水至在长颈漏斗中形成水柱，一段时间内高度不下降
(3)B 液体不能与固体分离
(4)B b
[解析] (2)用铁片与稀盐酸在A装置中制备H2，铁片应放在有孔塑料片上方，可以控制反应的进行与停止。H2的密度比空气小，应用向下排空气法收集，用F装置收集时应从c端导入气体。用止水夹夹紧导管口的胶皮管后，通过长颈漏斗向试管中加水至在长颈漏斗中形成水柱，一段时间内高度不下降，则气密性良好。(3)可用于固液反应制备气体的装置有A、B、D、E，其中B装置不能使反应随时发生或停止，因为反应过程中若用止水夹夹紧胶皮管后，液体不能与固体分离，反应还在继续直至反应完全。(4)用过氧化氢溶液制备O2发生装置应选B，把F装满水，用排水法收集O2并测定气体体积，应从c端通入O2，在b端连接上一个量筒。
|能力提升|
1．(1)f g d e b c
(2)C 吸收空气中的水蒸气和二氧化碳，防止进入B装置
[解析] 空气通过A装置除去二氧化碳，通过D装置除去水，二者不能颠倒，否则经过A时气体中又混入了水蒸气；通过C装置除去氧气，最后剩下的氮气进入B装置，与镁反应生成氮化镁。
2．(1)①铁架台 ②长颈漏斗
(2)A 2KClO3eq \o(=====,\s\up7(MnO2),\s\do5(△))2KCl＋3O2↑ 催化作用
(3)可随时控制反应的发生和停止 a
(4)C
[解析] (3)C装置比B装置多了弹簧夹，当夹紧弹簧夹时，氢气不能排出，则在容器上方将酸液压回长颈漏斗，使酸液与隔板上的锌粒分开，反应停止，当打开时，氢气逸出，酸液又与锌粒接触反应；用E装置收集H2，由于氢气密度小于空气密度，故应该从a端进入，将瓶内空气从b端排出。(4)实验室制得的CO2气体中常含有HCl和水蒸气，为了得到纯净、干燥的CO2气体，要先用饱和的氢氧化钠溶液除去氯化氢气体，再通过浓硫酸除掉水蒸气。注意将气体通过洗气装置时，应从长管通入，短管导出，因此导管气流方向连接顺序是c→d→a→b。
3．(1)长颈漏斗 ①②③⑥⑨或③⑤⑥⑨
2H2O2eq \o(=====,\s\up7(MnO2))2H2O＋O2↑
(2)①MnCl2 ②d→e→b→c→g→f→h
除去浓盐酸挥发出的氯化氢气体
[解析] (1)实验室用石灰石和稀盐酸在常温下反应制取二氧化碳气体，反应物是固体和液体，反应不需加热，反应的发生装置应选用固液常温型，收集只能用向上排空气法，因此，制备和收集二氧化碳气体的仪器组合为①②③⑥⑨或者用锥形瓶作反应容器，其组合为③⑤⑥⑨；实验室用该装置制取氧气的反应物是过氧化氢溶液，二氧化锰固体作为催化剂，过氧化氢分解成水和氧气。(2)①根据化学方程式左右两边各原子的种类和数目不变，可判断出X的化学式为MnCl2。②要收集到纯净、干燥的氯气，应先除去浓盐酸挥发出的氯化氢气体，后用浓硫酸进行干燥，再用向上排空气法收集氯气，最后进行尾气处理，因此，导管接口的正确顺序是a→d→e→b→c→g→f→h；饱和食盐水与氯气不反应，但能溶解氯化氢气体，因此，其作用是除去氯气中的氯化氢气体。
4．(1)锥形瓶
(2)①B a ②abc
(3)CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑
④③①②③
[解析] (2)①方案一为加热高铁酸钾固体制取氧气，故选用发生装置B；若用装置C收集氧气，由于氧气密度大于空气，故需采用向上排空气法收集，即氧气从a端通入，空气从b端排出；②方案一的反应是由一种物质生成三种物质，该反应属于分解反应，a正确；方案二只需将高铁酸钾固体与水反应且不需加热，节能、简便，b正确；由方案一和方案二的化学方程式可以看出，两个反应中高铁酸钾与氧气的分子个数比相同，故制取相同质量的氧气，两种方案所需的高铁酸钾质量相等，c正确。(3)若要用D装置验证能使蓝色石蕊试纸变红的不是水或CO2，而是CO2与水反应生成的碳酸，则需首先将干燥的蓝色石蕊试纸放入装置D中，通入CO2观察是否能使干燥的石蕊试纸变红，然后用氮气将装置内的CO2排出，接着在氮气中将水滴到石蕊试纸上观察是否变红，最后再通入CO2排出氮气，观察此时湿润的蓝色石蕊试纸是否变红。
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