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課時訓練(十四) 氣體的制取與凈化 夯實基礎 1．在實驗室制取CO2和O2時，無論選擇什么藥品，都能選用的裝置是(　　) 圖K14－1 2．[xx東城二模] 某氣體常溫下不與空氣中的成分反應，密度比空氣小，極易溶于水，以下收集該氣體的方法正確的是(　　) 圖K14－2 3．某科學興趣小組為了研究物質燃燒的劇烈程度與氧氣濃度的關系，需要收集一瓶大約含空氣的氧氣，下列操作能達到此目的的是(　　) 圖K14－3 4．[xx朝陽期末] 下列實驗中木條的使用不能達到目的的是(　　) A．用帶火星的木條檢驗氧氣 B．用燃著的木條區(qū)別氮氣和二氧化碳 C．用燃著的木條置于集氣瓶口，驗滿二氧化碳 D．用木條平放在蠟燭火焰中，比較各層火焰的溫度 5．除去一氧化碳中的二氧化碳，選用的試劑和裝置均正確的是(　　) 選項 A B C D 試劑 NaOH溶液 CuO固體 濃硫酸 Na2SO4溶液 部分 裝置 6.實驗室利用下列裝置制取并收集O2(可按反應的需要選擇是否添加試管中的棉花)。 圖K14－4 (1)若要順利制得O2，除選擇KClO3與MnO2混合物作為藥品外，還可以選擇的藥品是__________(填化學式)。 (2)如果選擇KClO3與MnO2混合物作為制備O2的藥品，則反應后MnO2的質量將______(填“增加”“減小”或“不變”)。 (3)簡述檢查該裝置氣密性的方法：______________________________________。 7．[xx朝陽一模] 利用如圖K14－5所示的實驗裝置回答有關問題。 圖K14－5 (1)裝置A是用軟塑料管自制的氣體發(fā)生裝置，若利用鋅和稀硫酸反應制取氫氣，藥品加入完畢后，接下來的操作是________________________________________，收集氫氣；該裝置還可用于制取的氣體是________。 (2)若用裝置B收集的氧氣不純，原因可能是___________________________________________(寫一種)。 (3)用裝置C收集氧氣，驗滿時將帶火星的木條放在______(填“a”或“b”)處。 8．[xx海淀二模] 實驗室制備二氧化碳并除去其中的雜質。 圖K14－6 (1)利用裝置A、B制取并收集二氧化碳。 ①制備二氧化碳的化學方程式為________________________________________________。 ②檢驗二氧化碳是否集滿的操作是在a處放置________________。 (2)制得的二氧化碳中含有水蒸氣、氯化氫等雜質氣體。 ①C中濃硫酸的作用是______________； ②D裝置的作用是____________________________________(用化學方程式表示)。 9．根據下列實驗裝置，回答問題。 發(fā)生裝置 洗氣裝置 收集裝置 性質探究裝置 (1)儀器a的名稱是________。 (2)實驗室用加熱高錳酸鉀制取氧氣的化學方程式為___________________________，發(fā)生裝置是_______(填序號)。 (3)實驗室用石灰石和稀鹽酸反應制取二氧化碳，收集裝置是D，選擇該裝置進行收集的理由是__________________________________；若二氧化碳中混有少量氯化氫氣體，可通過盛有飽和碳酸氫鈉溶液的F裝置來除去，則混合氣體應從F裝置的________(填“①”或“②”)端口通入。 (4)用連接好的G、H、I裝置做實驗，G是制氧氣的裝置，I中盛放的是澄清石灰水。實驗時發(fā)現(xiàn)H中的蠟燭燃燒得更加旺盛，I中的溶液變渾濁，寫出I中發(fā)生反應的化學方程式：__________________________________________。 (5)此實驗可以得到的結論是________(填序號)。 A．O2密度大于CO2 B．O2有助燃性 C．蠟燭中含有碳元素(忽略裝置中空氣干擾) 拓展提升 1．查閱資料獲知：鎂在加熱條件下與O2、N2、CO2、H2O均能發(fā)生反應；鎂與氮氣反應生成的氮化鎂(Mg3N2)能與水反應；堿石灰的主要成分是生石灰和氫氧化鈉固體。小強欲在實驗室里以空氣和鎂粉為原料制取少量氮化鎂?？晒┻x擇的裝置和藥品如圖K14－7所示。 圖K14－7 (1)導管口之間的連接順序是：a→(　　)(　　)→(　　)(　　)→(　　)(　　)→h。 (2)通氣后，應先點燃裝置________(填“B”或“C”)的酒精燈，裝置E的作用是________________________________。 2．據圖K14－8回答有關問題。 圖K14－8 (1)儀器a的名稱是___________；圖中可用于加熱KClO3制備O2的裝置為________(填序號)，化學方程式為________________________________________________________________________。 (2)若用鐵片與稀鹽酸在A裝置中制備H2，鐵片應放在__________________；用F收集H2時導入氣體的導管端為________(填“b”或“c”)；檢驗裝置A氣密性的方法是：用彈簧夾夾緊導管口的膠皮管后，_______________________，則氣密性良好。 (3)圖中可用于固液反應制備氣體的裝置中，不能使反應隨時發(fā)生或停止的裝置是________(填序號)，原因是反應過程中若用彈簧夾夾緊膠皮管后，__________________________。 (4)若用過氧化氫溶液制備O2，最好選用裝置________(填序號)，把F裝滿水，用排水法收集O2并測定氣體體積，應在________(填“b”或“c”)端連接上一個量筒。 3．已知：CO2和SO2既有相似性也有差異性。請回答相關問題。 氣體 CO2 SO2 制備 石灰石 與鹽酸 Na2SO3與 70%硫酸 相似性 溶解性 能溶于水 易溶于水 與澄清石灰水 二者都產生白色渾濁 差異性 與KMnO4溶液 不反應 氣體被吸收，溶液逐漸褪色 圖K14－9 (1)化石燃料的氣體產物中有CO2和SO2等物質，其中SO2是形成 ________(填一污染名稱)的主要物質。 (2)制取CO2的化學方程式是________________________________，可用于收集CO2的裝置是__________(填序號)。 (3)寫出Na2SO3與70%硫酸反應的化學方程式：__________________________________________，制備SO2發(fā)生裝置用 ________(填序號)。 (4)將收集滿SO2的試管倒扣在水中觀察到的現(xiàn)象是______________________。 (5)結合已知信息，請你設計實驗證明化石燃料燃燒的氣體產物中有CO2(寫出操作、試劑、現(xiàn)象、結論)：_____________________________________________。 4．[xx通州三模] 19世紀末，科學家瑞利通過如下兩種方法制得氮氣，并測得其密度，從而帶來了科學史上的某項重大發(fā)現(xiàn)。請你參與氮氣的科學發(fā)現(xiàn)過程。 方法Ⅰ：利用空氣分離出氮氣。 實驗步驟 解釋或結論 (1)將清新潔凈的空氣通過NaOH溶液，再通過濃硫酸 通過濃硫酸的目的是為了除去空氣中的__________ (2)將氣體通過能與氧氣反應的物質(提示：反應不能生成新的氣體) 請寫出一種能用于除去氧氣的物質名稱：________ (3)收集剩余氣體，并測定該氣體的密度 密度：1.2572 gL－1 方法Ⅱ：用亞硝酸鈉(NaNO2)和氯化銨(NH4Cl)反應制取氮氣，同時還生成了氯化鈉和一種常見的液態(tài)物質。測得由此法得到的氮氣密度為1.2508 gL－1。該反應的化學方程式為____________________________。 討論：瑞利教授經過多次嚴密的實驗，發(fā)現(xiàn)方法Ⅱ測得的結果均小于方法Ⅰ，試分析其原因為__________________________________________。 5．食用堿的主要成分是Na2CO3(常含有少量的NaCl)。課外探究小組為測定市售食用堿中Na2CO3的含量，設計了如圖K14－10所示實驗裝置。 圖K14－10 設計思路：用空氣將裝置B中生成的二氧化碳緩緩吹入裝置D中，利用裝置D的質量變化測定食用堿中Na2CO3的含量。 請結合實驗裝置和設計思路，回答下面問題。 (1)裝置D中發(fā)生反應的化學方程式為__________________________。 (2)裝置A的作用是________________________，裝置E的作用是______________________________________________。 (3)緩緩通入空氣的目的是______________________________。 (4)若撤除裝置A，直接通入空氣會導致實驗結果__________(填“偏大”“偏小”或“不變”，下同)，若撤除裝置C，對實驗結果的影響是__________。 參考答案 |夯實基礎| 1．C　2.B　3.B 4．B　[解析] 氮氣和二氧化碳都能使燃著的木條熄滅，沒有現(xiàn)象差異。 5．A 6．(1)KMnO4　(2)不變　 (3)連接好儀器，將導管末端放入水中，雙手緊握試管外壁，若導管口有氣泡冒出則說明裝置的氣密性良好 [解析] (1)該裝置適用于固體加熱制取氧氣，實驗室中可以用加熱氯酸鉀、二氧化錳的混合物的方法制取氧氣，也可以用加熱高錳酸鉀的方法制取氧氣。(2)二氧化錳是氯酸鉀分解的催化劑，反應前后二氧化錳的質量和化學性質不變。(3)裝置氣密性的檢驗是利用了熱脹冷縮的原理，連接好儀器，將導管末端放入水中，雙手緊握試管外壁，若導管口有氣泡冒出則說明裝置的氣密性良好。 7．(1)擠壓塑料管的下端，使液體與固體接觸　 O2或CO2 (2)沒有等氣泡連續(xù)均勻冒出就開始收集(或收集前集氣瓶中的水沒有裝滿) (3)a 8．(1)①CaCO3＋2HCl===CaCl2＋CO2↑＋H2O?、谌贾哪緱l (2)①吸收水蒸氣　 ②NaHCO3＋HCl===NaCl＋CO2↑＋H2O 9．(1)錐形瓶 (2)2KMnO4K2MnO4＋MnO2＋O2↑　A (3)二氧化碳能溶于水，密度大于空氣密度?、? (4)Ca(OH)2＋CO2===CaCO3↓＋H2O　(5)BC [解析] (3)多功能瓶的使用中，洗氣作用的裝置里均為長管進氣，短管出氣，以使雜質氣體充分和液體反應，留在液體里，而目標氣體從短管出來。 |拓展提升| 1．(1)g　f　d　e　b　c　(2)C　吸收空氣中的水蒸氣和二氧化碳，防止進入B裝置 [解析] 空氣通過A裝置除去二氧化碳，通過D裝置除去水，二者不能顛倒，否則經過A時氣體中又混入了水蒸氣；通過C裝置除去氧氣，最后剩下的氮氣進入B裝置，與鎂粉反應生成氮化鎂。 2．(1)漏斗　C　2KClO32KCl＋3O2↑　 (2)有孔塑料片上方　c　通過漏斗向U形管中加水至在漏斗中形成的水柱，一段時間內高度不下降 (3)B　液體不能與固體分離 (4)B　b [解析] (2)用鐵片與稀鹽酸在A裝置中制備H2，鐵片應放在有孔塑料片上方，可以控制反應的進行與停止；H2的密度比空氣小，應用向下排空氣法收集，用F裝置收集時應從c端導入氣體；用彈簧夾夾緊導管口的膠皮管后，通過漏斗向U形管中加水至在漏斗中形成的水柱，一段時間內高度不下降，則氣密性良好。(3)可用于固液反應制備氣體的裝置有A、B、D、E，其中B裝置不能使反應隨時發(fā)生或停止，因為反應過程中若用彈簧夾夾緊膠皮管后，液體不能與固體分離，反應會持續(xù)進行直至反應完全。(4)用過氧化氫溶液制備O2發(fā)生裝置應選B，把F裝滿水，用排水法收集O2并測定氣體體積，應從c端通入O2，在b端連接上一個量筒。 3．(1)酸雨　 (2)CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑?、冖? (3)Na2SO3＋H2SO4===Na2SO4＋SO2↑＋H2O　⑥ (4)試管中液面上升 (5)把化石燃料燃燒的氣體，先通入足量的KMnO4溶液中，再通入澄清石灰水中，澄清石灰水變渾濁，證明燃燒產物中有二氧化碳 [解析] (1)二氧化硫是形成酸雨的主要氣體。(2)實驗室制取CO2，是在常溫下，用大理石或石灰石和稀鹽酸反應制取的，因此不需要加熱；因為二氧化碳的密度比空氣大，可選用的收集裝置是②或③。(3)Na2SO3與70%硫酸常溫下反應生成硫酸鈉和二氧化硫和水。(4)因為二氧化硫易溶于水，所以將收集滿SO2的試管倒扣在水中，試管中液面會上升。(5)設計實驗：把化石燃料燃燒的氣體，先通入足量的KMnO4溶液中，再通入澄清石灰水中，澄清石灰水變渾濁，證明氣體產物中有二氧化碳。 4．方法Ⅰ：(1)水蒸氣　(2)紅磷(合理即可)　 方法Ⅱ：NaNO2＋NH4Cl===N2↑＋NaCl＋2H2O 討論：方法Ⅰ得到的氣體中除氮氣外，還有稀有氣體 [解析] 方法Ⅰ：(1)空氣中跟NaOH反應的只有二氧化碳，所以NaOH溶液用來除去CO2，通過濃硫酸的目的是為了除去空氣中的水蒸氣。(2)空氣中，除去氧氣的方法有很多種，比如通過灼熱的紅磷或銅網，此二者均只與氧氣反應，從而達到除雜的目的。 5．(1)Ba(OH)2＋CO2===BaCO3↓＋H2O (2)吸收空氣中的CO2　吸收空氣中的水蒸氣和二氧化碳，防止進入裝置D中 (3)使氫氧化鋇和二氧化碳完全反應 (4)偏大　偏大 [解析] (1)氫氧化鋇和二氧化碳反應生成碳酸鋇沉淀和水，化學方程式為：Ba(OH)2＋CO2===BaCO3↓＋H2O。(2)氫氧化鈉會與二氧化碳反應，堿石灰會吸收空氣中的二氧化碳和水蒸氣，所以裝置A的作用是吸收空氣中的二氧化碳，裝置E的作用是吸收空氣中的水蒸氣和二氧化碳，防止進入裝置D中。(3)空氣通入過快，不能使氫氧化鋇和二氧化碳完全反應。(4)空氣中的二氧化碳會與氫氧化鋇反應，裝置B中產生的氣體中含有水蒸氣，如果不除去，會使E中測定的二氧化碳的質量增大。