高中化学练习题提升课时4　常见气体的制备

提升课时4常见气体的制备学习目标1.通过完成氯气的制备实验，理解实验室气体制备的选择原则，形成从问题出发，依据探究目的设计探究方案，并运用化学实验进行实验探究的化学核心素养。2.掌握常规仪器的使用方法。提升点实验室制取气体的基本思路1.设计气体制取装置的基本思路2.气体制取装置的连接顺序eq\x(\a\al(气体,发生,装置))→eq\x(\a\al(气体,净化,装置))→eq\x(\a\al(气体,干燥,装置))→eq\x(\a\al(气体收集,或性质检,验装置))→eq\x(\a\al(尾气,处理,装置))3.各种装置的选择(1)实验室制取气体的发生装置的选择①选择依据反应原理、反应物的状态、反应条件等。②装置的基本类型A.固体＋固体eq\o(→,\s\up7(△))气体。B.固体＋液体→气体。C.固体＋液体eq\o(→,\s\up7(△))气体。(2)实验室制取气体的净化装置的选择①净化原则不减少被净化气体的量；不引入新杂质；操作简便，易于分离。②净化装置装置Ⅰ(洗气瓶)：盛液体除杂试剂，气流方向是长管进，短管出。装置Ⅱ(干燥管)：盛固体除杂试剂，气流方向是粗口进，细口出。(3)实验室制取气体的收集装置的选择①选择依据根据气体的密度、水溶性及是否与水或空气中的成分发生反应来确定气体的收集方法。②方法选择A.排水法：适用于难溶于水且不与水反应的气体，如O2、H2等。B.向上排空气法：气体不与空气中的成分反应，且密度比空气大，如O2、CO2、Cl2等。C.向下排空气法：气体不与空气中的成分反应，且密度比空气小，如H2、CH4等。(4)实验室制取气体的尾气处理装置的选择①吸收法a可用于溶解或反应速率不快、不易引起倒吸的气体，如用NaOH吸收CO2等。b和c可用于收集极易溶且溶解速率很快的气体，如用水吸收HCl等。②燃烧法可用于处理难以吸收且可燃的气体，如H2、CO等。但点燃前必须对气体进行验纯。③收集法将气体用气球收集，然后处理，如图。考向1考查物质制备中已知装置的试剂和作用[典例1]实验室利用如图装置制取无水AlCl3(183℃升华，遇潮湿空气即产生大量白雾)。下列说法不正确的是()A.①的试管中盛装二氧化锰，用于常温下制备氯气B.②③⑥⑦的试管中依次盛装饱和食盐水、浓硫酸、浓硫酸、NaOH溶液C.先滴加浓盐酸然后再点燃④的酒精灯D.⑤用于收集AlCl3，⑥⑦可以用一个装有碱石灰的干燥管代替答案A解析A错，①的试管中盛装二氧化锰，常温下与浓盐酸不反应，需要加热制备氯气；B对，分析可知②③⑥⑦依次盛有饱和食盐水、浓硫酸、NaOH溶液；C对，先滴加浓盐酸使产生的氯气排出装置中的氧气，再点燃④处的酒精灯；D对，⑤用于收集AlCl3，⑥⑦两个装置主要防止其与水反应，且要吸收尾气中的氯气，则⑥⑦可以用一个装有碱石灰的干燥管代替。考向2考查气体的收集问题[典例2]在实验室中用浓盐酸与MnO2共热制取Cl2并进行相关实验。下列收集Cl2的装置正确的是()答案C解析集气瓶中使用了单孔橡胶塞塞紧，只能进气，不能排气，瓶内压强增大到一定程度，可能将橡胶塞压出，故A错误；因为Cl2比空气的密度大，Cl2应用向上排空气法收集，故B错误；该装置既能收集Cl2，又能进行尾气处理，且防倒吸，故C正确；由于Cl2易与NaOH溶液反应，该装置不能收集Cl2，故D错误。考向3仪器的创新应用[典例3](2022·衡阳高一月考)双球洗气管是一种多用途仪器，常用于除杂、气体干燥、气体吸收等实验操作。如图是一个以双球洗气管为尾气处理装置，用吸收剂X吸收气体Y的情形，其中符合事实的组合是()选项ABCD气体YCl2HClCO2H2吸收剂X饱和NaCl溶液水饱和NaHCO3溶液NaOH溶液答案B解析氯气不与饱和食盐水反应，因此饱和食盐水不能吸收氯气，故A不符合题意；HCl在水中极易溶解，因此水可以吸收HCl气体，故B符合题意；二氧化碳与饱和碳酸氢钠溶液不反应，因此饱和碳酸氢钠溶液不能吸收二氧化碳气体，故C不符合题意；氢气不与氢氧化钠溶液反应，因此氢氧化钠溶液不能吸收氢气，故D不符合题意。1.实验室用高锰酸钾制备氧气，通常有以下几个步骤：①检查装置的气密性②连接装置并固定③往大试管中装入药品④点燃酒精灯⑤收集气体⑥熄灭酒精灯⑦把导气管从水槽中移出，其中排列顺序正确的是()A.①②③④⑤⑥⑦ B.①③②④⑤⑦⑥C.②①③④⑤⑦⑥ D.②③④①⑤⑥⑦答案B解析制取氧气的操作步骤为“查、装、定、点、收、移、熄”，则正确顺序为①③②④⑤⑦⑥。2.要组装一套实验室利用液体和液体反应制备气体的装置，现设计了如下的五步操作，正确的顺序是()①将蒸馏烧瓶固定在铁架台上②将酒精灯放在铁架台上，根据酒精灯确定铁圈高度，固定铁圈，放好石棉网③向蒸馏烧瓶中加入一种液体反应物，再向分液漏斗中加入另一种液体反应物，并将导气管放入气体收集装置中④检查装置的气密性(利用固定装置微热的方法检查气密性)⑤在蒸馏烧瓶中安装好分液漏斗，连接好导气管A.②①⑤④③ B.④①②⑤③C.①②⑤④③ D.①⑤④②③答案A解析实验仪器的安装原则：从下向上，从左向右。首先放置酒精灯，根据酒精灯确定铁圈高度，固定铁圈，放好石棉网；把烧瓶固定在铁架台上，在烧瓶上安装好分液漏斗，连好导气管，检查气密性；装置不漏气后，再加液体药品开始反应，制取气体。3.已知KMnO4与浓HCl在常温下反应能产生Cl2。若用如图所示的实验装置来制备纯净、干燥的氯气，并试验它与金属的反应。每个虚线框表示一个单元装置，其中有错误的是(不考虑①单元装置)()A.只有④处 B.只有②处C.只有②和③处 D.②③④处答案D解析实验室可使用KMnO4与浓盐酸反应制备Cl2，2KMnO4＋16HCl(浓)=2KCl＋5Cl2↑＋2MnCl2＋8H2O，生成的Cl2中含有HCl气体和水蒸气，用饱和食盐水除去HCl，用浓硫酸干燥气体，可得到纯净的Cl2。①处可以制氯气，①正确；②处氢氧化钠溶液会把氯气和氯化氢都吸收了，应使用饱和食盐水，②错误；③处的导管应长进短出，③错误；④处的试管是封闭的，通入气体因压强增大会导致爆炸，④错误；综上所述，②③④错误，故选D。4.氯气和漂白粉是现代工业和生活中常用的杀菌消毒剂，实验室拟用如图所示装置制备干燥纯净的氯气，请回答下列问题。(1)Ⅰ中所盛试剂为(填序号，下同)，Ⅱ中所盛试剂为。A.氢氧化钠溶液B.饱和食盐水C.浓硫酸D.硝酸银溶液(2)请按正确的顺序连接装置：H→、→、→；选择最后一个装置的目的是__________________________________________________________________________________________。(3)写出工业上用氯气和石灰乳制取漂白粉的化学反应方程式：_______________________________________________________________________________________________________________________。(4)实验室有一瓶密封不严的漂白粉样品，其中肯定含有CaCl2，请设计实验探究该样品中可能存在的其他物质。提出合理假设。假设1：该漂白粉未变质，含有______________________________________；假设2：该漂白粉全部变质，含有____________________________________；假设3：该漂白粉部分变质，既含有CaCl2、Ca(ClO)2，又含有CaCO3。答案(1)CB(2)BACDE吸收尾气，防止污染空气(3)2Cl2＋2Ca(OH)2=CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O(4)CaCl2、Ca(ClO)2CaCl2、CaCO3解析(1)H导出的氯气中含有HCl、水蒸气，先用饱和食盐水除去HCl，再用浓硫酸干燥氯气，采取向上排空气法收集氯气，最后用氢氧化钠溶液吸收多余的氯气，防止污染空气，各装置中气体应为长进短出；Ⅰ中所盛试剂为浓硫酸，Ⅱ中所盛试剂为饱和食盐水；(2)实验室制取氯气时，首先要制取氯气，然后通过饱和食盐水除去挥发出来的氯化氢气体，再通过浓硫酸除去混入的水蒸气，这时得到了干燥、纯净的氯气，要用向上排空气法收集氯气，最后要吸收多余的氯气，仪器连接为H→B→A→C→D→E；(3)氯气和石灰乳反应生成氯化钙、次氯酸钙和水，反应的方程式为2Cl2＋2Ca(OH)2=CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O；(4)漂白粉的主要成分为CaCl2和Ca(ClO)2，变质生成CaCO3，则漂白粉未变质，含有CaCl2、Ca(ClO)2，漂白粉全部变质，只含CaCl2、CaCO3，漂白粉部分变质，则含有CaCl2、Ca(ClO)2、CaCO3。1.下列关于氯气的实验装置能达到实验目的的是()①可用于氯气的收集②若气球干瘪，证明Cl2可与NaOH反应③可证明氯气具有漂白性④可用于实验室中氯气的尾气吸收A.①② B.①③C.②③ D.①④答案D解析①这个装置是向上排空气收集气体的方法，氯气的密度比空气大，该装置可用于氯气的收集，①装置能达到实验目的；②若气球干瘪，说明平底烧瓶中气体压强比瓶外压强大。而Cl2＋2NaOH=NaCl＋NaClO＋H2O反应气体体积减小，气压减小，所以Cl2与NaOH反应气球会膨胀，②装置不能达到实验目的；③潮湿布条中的水与干燥的Cl2反应生成HClO，HClO能漂白有色布条，所以该实验无法证明氯气具有漂白性，③装置不能达到实验目的；④Cl2与NaOH反应：Cl2＋2NaOH=NaCl＋NaClO＋H2O，该反应不再产生有毒气体，所以NaOH溶液可用于实验室中氯气的尾气吸收，④装置能达到实验目的。2.除去Cl2中少量的HCl气体，最好选用的试剂是()A.蒸馏水 B.二氧化锰C.饱和食盐水 D.氢氧化钠溶液答案C解析除去氯气中少量的HCl，一般通过饱和食盐水，利用氯化氢易溶于水，同时饱和食盐水抑制氯气的溶解，故选项C正确。3.可以用碱石灰干燥的气体是()A.H2 B.Cl2C.HCl D.CO2答案A解析Cl2、HCl、CO2都能与碱石灰反应，不能用碱石灰干燥，故A项正确。4.实验室制取下列各组气体，所用气体发生装置相同的是()A.金属锌与稀硫酸反应制取H2、大理石与稀盐酸反应制取CO2B.金属锌与稀硫酸反应制取H2、氯酸钾和二氧化锰混合加热制取O2C.二氧化锰和浓盐酸混合加热制取Cl2、大理石与稀盐酸反应制取CO2D.二氧化锰和浓盐酸混合加热制取Cl2、金属锌与稀硫酸反应制取H2答案A解析MnO2与浓盐酸反应制备Cl2、KClO3与MnO2混合制备O2均需要加热，而Zn与稀硫酸反应制备H2、大理石与稀盐酸反应制备CO2均不需要加热，且均为固液反应，则制备H2和CO2的装置相同，综上所述，答案为A。5.实验室制备氯气的发生装置中应安装分液漏斗而不能使用长颈漏斗，有关理由叙述错误的是()A.防止氯气扩散到空气中造成污染B.便于控制加入盐酸的量C.尽量避免HCl挥发到空气中D.长颈漏斗不便于添加液体答案D解析相对于长颈漏斗，分液漏斗的封闭性更好，且液体的滴加可控，上口的塞子也能防止盐酸的挥发。6.在实验室制取Cl2时，尾气一般要用NaOH溶液吸收而不用澄清石灰水吸收的理由是()A.氯气不与石灰水反应B.Ca(OH)2微溶于水，澄清石灰水中Ca(OH)2的含量少，吸收的尾气也很少C.氯气与Ca(OH)2反应生成的CaCl2难溶于水D.澄清石灰水能吸收空气中的CO2而变浑浊答案B解析氯气和石灰水反应生成氯化钙、次氯酸钙和水，故A错误；氢氧化钙微溶于水，澄清石灰水中氢氧化钙溶质少吸收氯气少，当氯气剩余较多时不能全部吸收，故B正确；氯化钙易溶于水，不是选用氢氧化钠溶液吸收氯气的原因，故C错误；空气中二氧化碳含量较少，长期放置澄清石灰水可以吸收空气中二氧化碳变浑浊，但这不是用氢氧化钠溶液吸收氯气，不用石灰水吸收的原因，故D错误。7.下图所示仪器可用于实验室制备少量无水FeCl3，仪器连接顺序正确的是()A.a—b—c—d—e—f—g—hB.a—e—d—c—b—h—i—gC.a—d—e—c—b—h—i—gD.a—c—b—d—e—h—i—f答案B解析按制气→除HCl→除H2O→制备FeCl3→吸收Cl2顺序连接。8.实验室用右图装置干燥、收集某气体R，则R可能是()A.SO2 B.NH3C.HCl D.Cl2答案B解析二氧化硫能和碱石灰反应，不能用碱石灰干燥，故A错误；氨气为碱性气体，不能和碱石灰反应，能用碱石灰干燥，氨气的密度小于空气，可用向下排空气法收集，故B正确；氯化氢能和碱石灰反应，不能用碱石灰干燥，故C错误；氯气能和碱石灰反应，不能用碱石灰干燥，故D错误。9.下列关于实验室制取Cl2的说法正确的是()A.将混有HCl的Cl2通过盛有饱和NaHCO3溶液的洗气瓶除去杂质B.实验室制取Cl2，浓盐酸体现酸性和氧化性C.实验室用如图装置除去Cl2中的少量HClD.实验室制备Cl2可用排饱和食盐水集气法收集答案D解析混有HCl的Cl2通过饱和NaHCO3溶液反应生成CO2，引入新的杂质，并且消耗Cl2，A错误；实验室制取Cl2，浓盐酸体现酸性和还原性，B错误；用饱和食盐水除去Cl2中的HCl气体时，气体应长导管进短导管出，C错误；Cl2在饱和食盐水中的溶解度比在水中的小，故实验室可用排饱和食盐水法收集Cl2，D正确。10.探究是培养创新精神和实践能力的手段。用如下装置探究氯气的性质，图中三支试管口均放置浸有NaOH溶液的棉花。下列对实验现象的分析正确的是()A.①中淀粉KI试纸变蓝B.②中产生白色沉淀，说明氯气与水反应生成Cl－C.一段时间后，③中溶液的颜色没有变化D.④溶液先变红后褪色，说明氯气具有酸性和漂白性答案A解析本题是一道验证氯气性质的实验题，由装置①制备氯气，并通过碘化钾证明氯气的氧化性，通过装置②中的硝酸银证明氯离子的存在，但要注意氯化氢的挥发，通过装置③证明氯气将二价铁氧化为三价铁，通过装置④证明氯水的性质。氯气的氧化性强于碘，向淀粉碘化钾溶液中加入氯水，溶液变为蓝色，A项正确；②中产生白色沉淀，有可能是挥发的氯化氢气体中的氯离子与银离子生成氯化银沉淀，B项错误；氯气和氯化亚铁溶液反应生成氯化铁，溶液由浅绿色变成棕黄色，C项错误；氯气通入紫色石蕊试液先变红后褪色，是由于氯气和水反应生成强酸盐酸和漂白作用的次氯酸，氯气不具有酸性和漂白性，D项错误。11.下列装置所示的实验中，能达到实验目的的是()A.分离NaCl和H2OB.实验室制氯气C.除去Cl2中的HClD.测氯水的pH答案B解析NaCl和H2O互溶，分液不能将其分离，应通过蒸发结晶，故A错误；高锰酸钾具有很强的氧化性，可以将HCl氧化生成氯气，且不需要加热，故B正确；氯气和HCl都能与NaOH溶液反应，除去氯气中的HCl应用饱和食盐水，故C错误；氯水中含有次氯酸具有漂白性，会将pH试纸漂白，故D错误。12.已知锰酸钾(K2MnO4)在浓的强碱溶液中可稳定存在，碱性减弱时易发生反应：3MnOeq\o\al(2－,4)＋2H2O=2MnOeq\o\al(－,4)＋MnO2↓＋4OH－。下列用Cl2氧化K2MnO4制备KMnO4的实验原理和装置不能达到实验目的的是()A.用装置甲制取Cl2B.用装置乙除去Cl2中的HClC.用装置丙使K2MnO4转化成KMnO4D.用装置丁分离出溶液中的MnO2答案B解析漂白粉中的次氯酸钙具强氧化性，室温下能和浓盐酸发生氧化还原反应，生成氯化钙、氯气和水，故可用装置甲制取Cl2，A不符合题意；氯化氢和饱和碳酸氢钠溶液反应生成二氧化碳，引入了新杂质，且Cl2溶于水后生成的HCl也会反应，从而增加了Cl2的损耗，故不能用装置乙除去Cl2中的HCl，B符合题意；已知锰酸钾(K2MnO4)在浓的强碱溶液中可稳定存在，碱性减弱时易发生反应：3MnOeq\o\al(2－,4)＋2H2O=2MnOeq\o\al(－,4)＋MnO2↓＋4OH－；氯气能和强碱溶液反应，消耗OH－而使溶液的碱性下降，故可用装置丙使K2MnO4转化成KMnO4，C不符合题意；二氧化锰是不溶性固体，故可用装置丁分离出溶液中的MnO2，D不符合题意。13.用如图所示装置进行实验，将①中溶液滴入②中，预测的现象与实际相符的是()选项①中物质②中物质预测②中的现象A稀盐酸碳酸钠与氢氧化钠的混合溶液立即产生气泡B浓盐酸高锰酸钾产生黄绿色气体C新制氯水碘化钾溶液溶液变蓝色D浓盐酸二氧化锰产生黄绿色气体答案B解析盐酸先与NaOH反应，然后与碳酸钠反应生成碳酸氢钠，最后与碳酸氢钠反应生成气体，现象不合理，A错误；常温下，高锰酸钾与浓盐酸反应，产生黄