- 气体的收集
- 共20题
实验室以含有Ca2+、Mg2+、Cl-、SO42-、Br-等离子的卤水为主要原料制备无水无水CaCl2和Br2，流程如下：
（1）操作Ⅰ使用的试剂是_______，所用主要仪器的名称是_______。
（2）加入溶液W的目的是_______。用CaO调节溶液Y的pH，可以除去Mg2+。由表中数据可知，理论上可选择pH最大范围是_______。酸化溶液Z时，使用的试剂为_______。
（3）实验室用贝壳与稀盐酸反应制备并收集CO2气体，下列装置中合理的是_______。
（4）常温下，H2SO3的电离常数Ka1=1.2×10-2, Ka2=6.3×10-3，H2CO3的电离常数Ka1=4.5×10-7，Ka2=4.7×10-11。
某同学设计实验验证H2SO3酸性强于H2CO3：将SO2和CO2气体分别通入水中至饱和，立即用酸度计测两溶液的pH，若前者的pH小于后者，则H2SO3酸性强于H2CO3。该实验设计不正确，错误在于_______。
设计合理实验验证H2SO3酸性强于H2CO3（简要说明实验步骤、现象和结论）：_______。
（仪器自选。
供选的试剂：CO2、SO2、Na2CO3、NaHCO3、Na2SO3、NaHSO3、蒸馏水、饱和石灰水、酸性KMnO4溶液、品红溶液、pH试纸。）
正确答案
（1） 四氯化碳；分液漏斗
（2）除去溶液中的SO42-；11.0≤pH＜12.2；盐酸
（3）b、d
（4）用于比较pH的两种酸的物质的量浓度不相等；
三种参考方案如下：
方案一：配制相同物质的量浓度的NaHCO3和NaHSO3溶液，用酸度计(或pH试纸)测两种溶液的pH。前者的pH小于后者，证明H2SO3的酸性比H2CO3强。
方案二：将SO2气体依次通过NaHCO3(或Na2CO3)溶液、酸性KMnO4溶液、品红溶液、澄清石灰水。品红溶液不褪色、且澄清石灰水变浑浊，证明H2SO3的酸性比H2CO3强。
方案三：将CO2气体依次通过NaHSO3(或Na2SO3)溶液、品红溶液。品红溶液不褪色，证明H2SO3的酸性比H2CO3强。
解析
（1）通入氯气后Cl2 + 2Br- =2Cl- +Br2，故操作Ⅰ是萃取，用的仪器是分液漏斗；又因下层得到的是溴，故使用的萃取剂是四氯化碳。
（2）因为加入CaO的目的是除去Mg2+，故加入W的目的是除去SO42-；为了不使Ca2+沉淀，pH的理论值为11.0≤pH＜12.2；酸化时，为不引人新的杂质离子，应选用盐酸。
（3）装置的选择，应从发生装置，除杂装置和收集装置三个方面分析。a中收集方法不对； c中的长颈漏斗应插在液面以下；b、d是合理的。
（4）要通过测pH判断两种酸的酸性强弱，两种酸的浓度必须是相等的，而SO2的溶解度远大于CO2的，两饱和溶液的浓度不相等，故该实验的设计是错误的。
验证酸性强弱，最常用的原理是强酸置换弱酸，故
实验步骤：将SO2通入NaHCO3溶液中，生成的气体再通过酸性高锰酸钾除去过量的SO2，再用品红溶液检验SO2是否除尽，最后通入饱和石灰水中。
实验现象：品红不褪色，饱和石灰水变浑浊。
实验结论：H2SO3的酸性比H2CO3强。
知识点
下列实验操作不正确的是
A
B比较硫、碳、硅三种元素的非金属性强弱
C处理尾气
D测定黄铜(Cu、Zn合金)中Zn的含量
正确答案
解析
略
知识点
下图是用于干燥、收集并吸收多余气体的装置，下列方案正确的是
A
B
C
D
正确答案
解析
略
知识点
化学实验有助于理解化学知识，形成化学观念，提高探究与创新能力，提升科学素养。
（1） 在实验室中用浓盐酸与MnO2共热制取Cl2并进行相关实验。
① 列收集Cl2的正确装置时 。
②将Cl2通入水中，所得溶液中具有氧化性的含氯粒子是 。
③设计实验比较Cl2和Br2的氧化性，操作与现象是：取少量新制氯水和CCl4于试管中， 。
（2） 能量之间可以相互转化：点解食盐水制备Cl2是将电能转化为化学能，而原电池可将化学能转化为电能。设计两种类型的原电池，探究其能量转化效率。
限选材料：ZnSO4(aq)，FeSO4(aq)，CuSO4(aq)；铜片，铁片，锌片和导线。
① 完成原电池的装置示意图（见图15），并作相应标注。
要求：在同一烧杯中，电极与溶液含相同的金属元素。
铜片为电极之一，CuSO4(aq)为电解质溶液，只在一个烧杯中组装原电池乙，工作一段时间后，可观察到负极 。
② 甲乙两种原电池中可更有效地将化学能转化为电能的是 ，其原因是 。
（3）根据牺牲阳极的阴极保护法原理，为减缓电解质溶液中铁片的腐蚀，在（2）的材料中应选 作阳极。
正确答案
（1）
①C
②Cl2、HClO、ClO- ③用胶头滴管向试管中滴加溴化钠溶液、震荡使其充分反应，发现溶液出现分层现象，下层溶液变为橙红色。
（2）
①
②电极逐渐溶解；
③装置甲，可以避免铁和铜离子的接触，从而避免能量损失，提高电池效率，提供稳定电流；
（3）Zn。
解析
本题考查化学实验基本操作、非金属性的比较、电化学原理（原电池和电解池）等知识。（1）①氯气的密度比空气大，应采用向上排空气法，氯气有毒，必须有尾气处理装置，故只有C合适；②氯气溶于水后有一部分生成了具有强氧化性的HClO，故溶液中具有氧化性的含氯粒子有Cl2、HClO、ClO-三种；③比较Cl2和Br2的氧化性可以通过两种单质之间的置换反应来实现。（2）①根据电子的流向可知，左边的烧杯中的电极为负极，右边烧杯中电极为正极，在原电池中活泼金属做负极，故左边烧杯中盛有ZnSO4溶液，插入锌片，右边烧杯中盛有CuSO4 溶液，插入铜片；②由所给的电极材料可知，当铜片做电极时，铜片一定是正极，则负极是活泼的金属（失电子发生氧化反应），反应的现象是电极逐渐的溶解；③以Fe和Cu做电极为例，如果不用盐桥则除了电化学反应外还发生Fe和铜的置换反应，反应放热，会使化学能以热能的形式转化掉，使其不能完全转化为电能，而盐桥的使用，可以避免铁和铜离子的接触，从而避免能量损失，提高电池效率，提供稳定电流；（3）根据牺牲阳极的阴极保护法，可知被保护的金属作阴极，即Zn作为阳极。
知识点
氧化镁在医药、建筑等行业应用广泛。硫酸镁还原热解制备高纯氧化镁是一种新的探索。以菱镁矿(主要成分为MgCO3，含少量FeCO3 )为原料制备高纯氧化镁的实验流程如下：
（1）MgCO3 与稀硫酸反应的离子方程式为 。
（2）加入H2O2 氧化时，发生反应的化学方程式为 。
（3）滤渣2 的成分是 (填化学式)。
（4）煅烧过程存在以下反应：
利用下图装置对煅烧产生的气体进行分步吸收或收集。
①D中收集的气体可以是 (填化学式)。
②B中盛放的溶液可以是 (填字母)。
a.NaOH 溶液
b.Na2CO3 溶液
c.稀硝酸
d.KMnO4溶液
③A中得到的淡黄色固体与热的NaOH溶液反应，产物中元素最高价态为+4，写出该反应的离子方程式： 。
正确答案
见解析。
解析
（1）MgCO3+2H＋===Mg2＋+CO2↑+H2O
（2）2FeSO4+H2O2+H2SO4=== Fe2(SO4)3+2H2O
（3）Fe(OH)3
（4）①CO ② d ③3S+6OH－
知识点
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