10年高考化学试题汇编含2020专题62 气体制备综合实验(教师版)

专题 62 气体制备综合实验
1．（2020 年新课标Ⅲ）氯可形成多种含氧酸盐，广泛应用于杀菌、消毒及化工领域。实验室中利用下图装 置(部分装置省略)制备 KClO3 和 NaClO，探究其氧化还原性质。
回答下列问题： （1）盛放 MnO2 粉末的仪器名称是________，a 中的试剂为________。 （2）b 中采用的加热方式是_________，c 中化学反应的离子方程式是________________，采用冰水浴冷却
的目的是____________。 （3）d 的作用是________，可选用试剂________(填标号)。
A．Na2S B．NaCl C．Ca(OH)2 D．H2SO4 （4）反应结束后，取出 b 中试管，经冷却结晶，________，__________，干燥，得到 KClO3 晶体。 （5）取少量 KClO3 和 NaClO 溶液分别置于 1 号和 2 号试管中，滴加中性 KI 溶液。1 号试管溶液颜色不变。
2 号试管溶液变为棕色，加入 CCl4 振荡，静置后 CCl4 层显____色。可知该条件下 KClO3 的氧化能力 ____NaClO(填“大于”或“小于")。 【答案】（1）圆底烧瓶饱和食盐水 （2）水浴加热 Cl2+2OH?=ClO?+Cl?+H2O 避免生成 NaClO3（3）吸收尾气(Cl2) AC （4）过滤少量(冷)水洗涤（5）紫小于 【解析】本实验目的是制备 KClO3 和 NaClO，并探究其氧化还原性质；首先利用浓盐酸和 MnO2 粉末共热 制取氯气，生成的氯气中混有 HCl 气体，可在装置 a 中盛放饱和食盐水中将 HCl 气体除去；之后氯气
1
原 精品资源学科网独家享有版权，侵权必究

与 KOH 溶液在水浴加热的条件发生反应制备 KClO3，再与 NaOH 溶液在冰水浴中反应制备 NaClO；氯 气有毒会污染空气，所以需要 d 装置吸收未反应的氯气。 （1）根据盛放 MnO2 粉末的仪器结构可知该仪器为圆底烧瓶；a 中盛放饱和食盐水除去氯气中混有的 HCl 气体； （2）根据装置图可知盛有 KOH 溶液的试管放在盛有水的大烧杯中加热，该加热方式为水浴加热；c 中氯气 在 NaOH 溶液中发生歧化反应生成氯化钠和次氯酸钠，结合元素守恒可得离子方程式为 Cl2+2OHˉ=ClOˉ+Clˉ+H2O；根据氯气与 KOH 溶液的反应可知，加热条件下氯气可以和强碱溶液反应生 成氯酸盐，所以冰水浴的目的是避免生成 NaClO3； （3）氯气有毒，所以 d 装置的作用是吸收尾气(Cl2)； A．Na2S 可以将氯气还原成氯离子，可以吸收氯气，故 A 可选； B．氯气在 NaCl 溶液中溶解度很小，无法吸收氯气，故 B 不可选； C．氯气可以 Ca(OH)2 或浊液反应生成氯化钙和次氯酸钙，故 C 可选； D．氯气与硫酸不反应，且硫酸溶液中存在大量氢离子会降低氯气的溶解度，故 D 不可选； 综上所述可选用试剂 AC； （4）b 中试管为 KClO3 和 KCl 的混合溶液，KClO3 的溶解度受温度影响更大，所以将试管 b 中混合溶液冷 却结晶、过滤、少量(冷)水洗涤、干燥，得到 KClO3 晶体； （5）1 号试管溶液颜色不变，2 号试管溶液变为棕色，说明 1 号试管中氯酸钾没有将碘离子氧化，2 号试管 中次氯酸钠将碘离子氧化成碘单质，即该条件下 KClO3 的氧化能力小于 NaClO；碘单质更易溶于 CCl4， 所以加入 CCl4 振荡，静置后 CCl4 层显紫色。 2．【2015 四川理综化学】(13 分)(NH4)2SO4 是常见的化肥和化工原料，受热易分解。某兴趣小组拟探究其分 解产物。 [查阅资料] (NH4)2SO4 在 260℃和 400℃时分解产物不同。 [实验探究]该小组拟选用下图所示装置进行实验（夹持和加热装置略）
实验 1：连接装置 A-B-C-D，检查气密性，按图示加入试剂（装置 B 盛 0.5000mol/L 盐酸 70.00mL）。通入 N2 排尽空气后，于 260℃加热装置 A 一段时间，停止加热，冷却，停止通入 N2。品红溶液不褪色，取
2

下装置 B，加入指示剂，用 0.2000mol/L NaOH 溶液滴定剩余盐酸，终点时消耗 NaOH 溶液 25.00 mL。 经检验滴定后的溶液中无 SO42-。 （1）仪器 X 的名称是________________。
（2）滴定前，下列操作的正确顺序是_________(填字母编号)。
a．盛装 0.2000mol/L NaOH 溶液
b．用 0.2000mol/L NaOH 溶液润洗
c．读数、记录
d．查漏、清洗
e．排尽滴定管尖嘴的气泡并调整液面
（3）装置 B 内溶液吸收气体的物质的量是__________mol
实验 2：连接装置 A-D-B，检查气密性，按图示重新加入试剂。通入 N2 排尽空气后，于 400℃加热装置 A 至(NH4)2SO4 完全分解无残留物，停止加热，冷却，停止通入 N2。观察到装置 A、D 之间的导气管内 有少量白色固体。经检验，该白色固体和装置 D 内溶液中有 SO32-，无 SO42-。进一步研究发现，气体 产物中无氮氧化物。
（4）检验装置 D 内溶液中有 SO32-，无 SO42-的实验操作和现象是__________. （5）装置 B 内溶液吸收的气体是____________.
（6）(NH4)2SO4 在 400℃分解的化学方程式是______________________. 【答案】
（1）圆底烧瓶
（2）dbaec
（3）0.03 mol
（4）取少量装置 D 内溶液于试管中，滴加 BaCl2 溶液，生成白色沉淀；加入足量稀盐酸后沉淀完全溶 解，放出无色刺激性气体
（5）NH3
△
（6）3(NH4)2SO4
4NH3↑+ N2↑+3SO2↑ + 6H2O↑
【解析】（1）仪器 X 为圆底烧瓶。
（2）滴定操作步骤为：首先查漏、水洗，再用待装的溶液润洗，再装液，再排尽滴定管尖嘴的气泡并
调整液面，最后记录读数。
（3）由题意知：品红溶液不褪色，说明无 SO2，滴定后的溶液中无 SO42-，说明无 SO3 则装置 B 中吸 收的气体为 NH3。n(HCl)= n(NH3) +n(NaOH)，则得答案为 0.03 mol
（4）取装置 D 内溶液少许于试管中，加入 BaCl2 溶液，再加入稀盐酸，若产生白色沉淀且加入盐酸后 白色沉淀能完全溶液，则说明原溶液中有 SO32-，无 SO42-
3

（5）NH3
△
（6）3(NH4)2SO4
4NH3↑+ N2↑+3SO2↑ + 6H2O
3．【2016 年高考江苏卷】[实验化学]
焦亚硫酸钠（Na2S2O5）是常用的抗氧化剂，在空气中、受热时均易分解。实验室制备少量 Na2S2O5 的 方法：在不断搅拌下，控制反应温度在 40℃左右，向 Na2CO3 过饱和溶液中通入 SO2，实验装置如 下图所示。
当溶液 pH 约为 4 时，停止反应，在 20℃左右静置结晶。生成 Na2S2O5 的化学方程式为 2NaHSO3＝Na2S2O5+H2O （1）SO2 与 Na2CO3 溶液反应生成 NaHSO3 和 CO2，其离子方程式为____________________。 （2）装置 Y 的作用是______________________________。 （3）析出固体的反应液经减压抽滤、洗涤、25℃～30℃干燥，可获得 Na2S2O5 固体。
①组成减压抽滤装置的主要仪器是布氏漏斗、________________和抽气泵。 ②依次用饱和 SO2 水溶液、无水乙醇洗涤 Na2S2O5 固体。用饱和 SO2 水溶液洗涤的目的是______。 （4）实验制得的 Na2S2O5 固体中含有一定量的 Na2SO3 和 Na2SO4，其可能的原因是______。 【答案】（1）2SO2+CO32-+H2O=2HSO3-+CO2 （2）防止倒吸（3）①抽滤瓶； ②减少 Na2S2O5 的在水中的溶解； （4）在制备过程中 Na2S2O5 分解生成生 Na2SO3，Na2SO3 被氧化生成 Na2SO4。 【解析】 （1）SO2 与 Na2CO3 溶液反应生成 NaHSO3 和 CO2，根据原子守恒、电荷守恒，可得反应的离子方程式为 2SO2+CO32-+H2O＝2HSO3-+CO2； （2）在装置 X 中用来发生反应制取 Na2S2O5；由于 SO2 是大气污染物，因此最后的 Z 装置的 NaOH 溶
4

液是尾气处理装置，防止 SO2 造成大气污染。由于二氧化硫易溶于水，因此装置 Y 的作用防止倒 吸。 ②制取得到的 Na2S2O5 固体依次用饱和 SO2 水溶液、无水乙醇洗涤 Na2S2O5 固体，用饱和 SO2 水溶液洗 涤的目的是减少 Na2S2O5 的在水中的溶解； （4）实验制得的 Na2S2O5 固体中常含有一定量的 Na2SO3 和 Na2SO4，可能的原因是在制备过程中 Na2S2O5 分解生成生 Na2SO3，Na2SO3 被氧化生成 Na2SO4。 4．【2015 新课标Ⅰ卷理综化学】（14 分）草酸（乙二酸）存在于自然界的植物中，其 K1=5.4×10－2，K2=5.4×10 －5。草酸的钠盐和钾盐易溶于水，而其钙盐难溶于水。 草酸晶体(H2C2O4·2H2O)无色，熔点为 101℃，易溶于 水，受热脱水、升华，170℃以上分解。回答下列问 题： （1）甲组同学按照如图所示的装置，通过实验检验 草酸晶体的分解产物。装置 C 中可观察到的现象 是_________，由此可知草酸晶体分解的产物中有_______。装置 B 的主要作用是________。 （2）乙组同学认为草酸晶体分解的产物中含有 CO，为进行验证，选用甲组实验中的装置 A、B 和下 图所示的部分装置(可以重复选用)进行实验。
①乙组同学的实验装置中，依次连接的合理顺序为 A、B、______。装置 H 反应管中盛有的物质是 _______。
②能证明草酸晶体分解产物中有 CO 的现象是_______。 （3）设计实验证明：
①草酸的酸性比碳酸的强______。
5

②草酸为二元酸______。 【答案】（1）有气泡逸出，澄清石灰水变浑浊；CO2；冷凝（水蒸气、草酸等），避免草酸进入装置 C 反应
生成沉淀，干扰 CO2 的检验。 （2）①F、D、G、H、D、I； CuO（氧化铜）； ②H 中的粉末有黑色变为红色，其后的 D 中的石灰水变浑浊；
（3）①向盛有少量 NaHCO3 溶液的试管中滴加草酸溶液，有气泡产生。 ②用氢氧化钠标准溶液滴定草酸溶液，消耗氢氧化钠的物质的量是草酸的两倍 【解析】首先通读这道题，合理猜测 H2C2O4·2H2O 的分解产物为 CO2、CO、H2O 三种，然后用氧化还原反
应的有关知识（化合价升降）来验证猜想。知道了反应产物，后续试验就可以顺利展开了。 （1）问考常规，澄清石灰水变浑浊，说明有 CO2 产生，考虑到还有 CO，因此有必要强调一下“气泡”；
中间的装置（一般叫冷阱）主要是冷凝分解产物中的水，水是产物之一，必须有装置证明其存在。 同时草酸也可能升华，所以该装置还有一个作用就是除去草酸蒸气，避免其进入装置 C 中，由题 意知草酸和石灰水会产生草酸钙沉淀，会干扰 CO2 的检验。 （2）问考查实验原理和物质性质综合应用能力。由装置 A、B 出来的气体含有 CO2、CO，容易想到用 灼热氧化铜来氧化 CO，进而检验其产物 CO2。但要注意到原产物中有 CO2，故要设计除去 CO2 和验证 CO2 除尽的环节。最终确认连接顺序 F（除 CO2）、D（验证 CO2 被除尽）、G（干燥，这是 气体进入加热装置的常规要求）、H（氧化 CO）、D（验证 H 中生成的 CO2 来证明 CO 的存在）、I （尾气处理）；H 中要装 CuO（氧化铜）； （3）问考查实验设计能力，证明“草酸的酸性比碳酸强”这个命题很常规。设计一个常量浓度的溶液混 合，产生气泡即可。题中不给试剂浓度的话，浓度大小可不强调。碳酸盐也可以是 Na2CO3，但最 好不用 CaCO3（题目开始部分又暗示 CaC2O4 难溶）。 证明“草酸是二元酸”这个难一点，要用到中和滴定。用一元强碱 NaOH 中和，根据酸碱完全反应时的 物质的量之比来作判断，这是草酸是二元酸的最可靠的证据。 5．【2015 重庆理综化学】（15 分）ClO2 与 Cl2 的氧化性相近，在自来水消毒和果蔬保鲜等方面应用广泛。某 兴趣小组通过题 9 图 1 装置（夹持装置略）对其制备、吸收、释放和应用进行了研究。
6

（1）仪器 D 的名称是。安装 F 中导管时，应选用题 9 图 2 中的。 （2）打开 B 的活塞，A 中发生反应：2NaClO3+4HCl=2ClO2↑+Cl2↑+2NaCl+2H2O。 为使 ClO2 在 D 中被稳定剂充分吸收，滴加稀盐酸的速度宜（填“快”或“慢”）。 （3）关闭 B 的活塞，ClO2 在 D 中被稳定剂完全吸收生成 NaClO2，此时 F 中溶液的颜色不变，则装置
C 的作用是。 （4）已知在酸性条件下 NaClO2 可发生反应生成 NaCl 并释放出 ClO2，该反应的离子方程式为，在 ClO2
释放实验中，打开 E 的活塞，D 中发生反应，则装置 F 的作用是。 （5）已吸收 ClO2 气体的稳定剂Ⅰ和稳定剂Ⅱ，加酸后释放 ClO2 的浓度随时间的变化如题 9 图 3 所示。
若将其用于水果保鲜，你认为效果较好的稳定剂是，原因是。
【答案】9.(15 分 ) （1）锥形瓶 b （2）慢（3）吸收 Cl2 （4）4H＋+5ClO2-=Cl－+4ClO2↑+2H2O 验证是否有 ClO2 生成 （5）稳定剂Ⅱ，稳定剂Ⅱ可以缓慢释放 ClO2，能较长时间维持保鲜所需的浓度 【解析】（1）根据仪器特征，仪器 D 的名称是锥形瓶；根据操作分析，F 装置应是 Cl2 和 KI 反应，所以应
该长管进气，短管出气，选 b。 （2）为使 ClO2 在 D 中被稳定剂充分吸收，滴加稀盐酸的速度要慢。 （3）F 装置中能发生 Cl2+2KI=2KCl+I2，碘遇淀粉变蓝，所以 F 中溶液的颜色若不变，则装置 C 的作用是
7
原 精品资源学科网独家享有版权，侵权必究

吸收 Cl2。 （4）在酸性条件下 NaClO2 可发生反应生成 NaCl 并释放出 ClO2，再根据化合价升降相等和电荷守恒以及
原子守恒配平，该反应的离子方程式为 4H＋+5ClO2-=Cl－+4ClO2↑+2H2O; 在 ClO2 释放实验中，打开 E 的活塞，D 中发生反应，则装置 F 的作用是验证是否有 ClO2 生成. （5）根据图 3 可知，稳定剂Ⅱ可以缓慢释放 ClO2，能较长时间维持保鲜所需的浓度,所以稳定剂Ⅱ好。 6．【2015 广东理综化学】（17 分）NH3 及其盐都是重要的化工原料。 （1）用 NH4Cl 和 Ca(OH)2 制备 NH3，反应发生、气体收集和尾气处理装置依次为
（2）按图 13 装置进行 NH3 性质实验。
①先打开旋塞 1，B 瓶中的现象是，原因是，稳定后，关闭旋塞 1。 ②再打开旋塞 2，B 瓶中的现象是。 （3）设计实验，探究某一种因素对溶液中 NH4Cl 水解程度的影响。 限制试剂与仪器：固体 NH4Cl、蒸馏水、100mL 容量瓶、烧杯、胶头滴管、玻璃棒、药匙、天平、
pH 计、温度计、恒温水浴槽（可控制温度） ①实验目的：探究对溶液中 NH4Cl 水解程度的影响。 ②设计实验方案，拟定实验表格，完整体现实验方案（列出能直接读取数据的相关物理量及需拟
定的数据，数据用字母表示；表中 V(溶液)表示所配制溶液的体积）。
物理量
V（溶液）/mL
……
实验序号
1
100
2
100
8
原 精品资源学科网独家享有版权，侵权必究