- 化学生产过程中的基本问题
- 共1901题
用H2C2O4•2H2O滴加浓H2SO4制备CO，通入灼热的铁氧化粉末中，做炼铁实验．但此法制备的CO中含有其他气体，必须除去．现有下列装置：
根据题目要求，回答下列问题：
（1）写出H2C2O4•2H2O在浓硫酸催化作用下制备CO的化学方程式．______；
（2）用a～h表示连接顺序，正确顺序为a______i．
（3）用A～F正确表示下面实验操作的先后顺序：______．
A．点燃甲装置的酒精灯，打开分液漏斗，调节浓硫酸的滴速．
B．点燃乙装置中的酒精灯，加热氧化铁．
C．检查整套装置的气密性．
D．将导管口i处的尾气验纯后，点燃加以处理．
E．待乙装置玻璃管内的Fe2O3完全变黑时，熄灭乙装置中的酒精灯．
F．关好甲装置中分液漏斗的开关后，再熄灭该装置中的酒精灯．
（4）空洗气瓶的作用是______，浓硫酸洗气瓶的作用是______．
（5）假设H2C2O4•2H2O的分解产物以气体形式从a处导出，则该混合气体的平均摩尔质量为______．
（6）假设乙中所装为铁氧化物的混合物，可能是FeO、Fe2O3、Fe3O4的任意组合，现取a克混合物充分反应后，质量减轻了
正确答案
解：（1））草酸晶体在浓硫酸作催化剂、加热的条件下，发生分解反应，根据碳元素的化合价变化可知，除生成一氧化碳外还有二氧化碳生成，反应方程式为
H2C2O4•2H2O
故答案为：H2C2O4•2H2O
（2）得到纯净干燥的一氧化碳应先除去二氧化碳后干燥，除去二氧化碳要防止溶液倒吸，所以装置的连接顺序为a接d；e 接g；f 接c； b 接h，
故答案为：d e g f c b h；
（3）制备气体要先检验装置的气密性，然后加料制备CO并用CO排尽装置难度空气，CO有毒，污染空气，验纯后，点燃处理，再进行用CO炼铁实验，使用结束，为防止铁被氧化，冷却后，停止通CO．所以操作步骤顺序为CADBEF，故答案为：CADBEF；
（4）除去二氧化碳要防止溶液倒吸，进入乙装置的气体应干燥，所以空洗气瓶的作用是防倒吸，浓硫酸洗气瓶的作用是干燥CO，
故答案为：防倒吸；干燥CO；
（5）混合气体的质量等于草酸晶体的质量，混合气体的物质的量为草酸晶体的5倍，由摩尔质量定义可得，混合气体的平均摩尔质量为草酸晶体的1/5，混合气体的摩尔质量为126g/mol×
（6）a克铁氧化物的混合物所含铁原子的质量为（a-
所以混合物中n（Fe）：n（O）=
由于Fe3O4中铁原子与氧原子的个数比为3：4，只要FeO与Fe2O3保证混合铁原子与氧原子的个数比为3：4，即可，与Fe3O4任意含量无关，
令n（FeO）为x，n（Fe2O3）为y，所以有（x+2y）：（x+3y）=3：4，即x：y=1：1，
且满足三者质量之和为ag，即72n（FeO）+160n（Fe2O3）+232n（Fe3O4）=a
故答案为：n（FeO）：n（Fe2O3）=1：1，n（Fe3O4）≥0；72n（FeO）+160n（Fe2O3）+232n（Fe3O4）=a
解析
解：（1））草酸晶体在浓硫酸作催化剂、加热的条件下，发生分解反应，根据碳元素的化合价变化可知，除生成一氧化碳外还有二氧化碳生成，反应方程式为
H2C2O4•2H2O
故答案为：H2C2O4•2H2O
（2）得到纯净干燥的一氧化碳应先除去二氧化碳后干燥，除去二氧化碳要防止溶液倒吸，所以装置的连接顺序为a接d；e 接g；f 接c； b 接h，
故答案为：d e g f c b h；
（3）制备气体要先检验装置的气密性，然后加料制备CO并用CO排尽装置难度空气，CO有毒，污染空气，验纯后，点燃处理，再进行用CO炼铁实验，使用结束，为防止铁被氧化，冷却后，停止通CO．所以操作步骤顺序为CADBEF，故答案为：CADBEF；
（4）除去二氧化碳要防止溶液倒吸，进入乙装置的气体应干燥，所以空洗气瓶的作用是防倒吸，浓硫酸洗气瓶的作用是干燥CO，
故答案为：防倒吸；干燥CO；
（5）混合气体的质量等于草酸晶体的质量，混合气体的物质的量为草酸晶体的5倍，由摩尔质量定义可得，混合气体的平均摩尔质量为草酸晶体的1/5，混合气体的摩尔质量为126g/mol×
（6）a克铁氧化物的混合物所含铁原子的质量为（a-
所以混合物中n（Fe）：n（O）=
由于Fe3O4中铁原子与氧原子的个数比为3：4，只要FeO与Fe2O3保证混合铁原子与氧原子的个数比为3：4，即可，与Fe3O4任意含量无关，
令n（FeO）为x，n（Fe2O3）为y，所以有（x+2y）：（x+3y）=3：4，即x：y=1：1，
且满足三者质量之和为ag，即72n（FeO）+160n（Fe2O3）+232n（Fe3O4）=a
故答案为：n（FeO）：n（Fe2O3）=1：1，n（Fe3O4）≥0；72n（FeO）+160n（Fe2O3）+232n（Fe3O4）=a
如图是实验室用来验证乙烯与氢气反应产物的装置，请回答下列问题：
（1）方框内装置用来制取乙烯，现有下列仪器及用品：①碎瓷片 ②石棉网和铁架台 ③圆底烧瓶 ④温度计（量程100℃）⑤温度计（量程200℃）⑥酒精灯 ⑦单孔塞 ⑧双孔塞⑨导管．其中不需用的仪器及用品有______（填序号）．
（2）写出制乙烯化学方程式：______．
（3）碱石灰的作用是：______．
（4）溴水的作用是：______．
（5）出现什么现象可说明生成了乙烷？______．
正确答案
解：（1）实验室用乙醇在浓硫酸的催化作用下，加热至170℃时制取乙烯，所需仪器有：①碎瓷片 ②石棉网和铁架台 ③圆底烧瓶 ⑤温度计（量程200℃）⑥酒精灯 ⑧双孔塞⑨导管，不需要的是④温度计（量程100℃）、⑦单孔塞，
故答案为：④⑦；
（2）乙醇在浓硫酸的催化作用下，加热至170℃时制取乙烯，化学方程式为CH3CH2OH
（3）碱石灰可以干燥乙烯，并且可以除掉乙烯气体中可能混有的SO2、CO2，故答案为：干燥并吸收SO2、CO2；
（4）乙烯能与溴水中的溴发生加成反应，因此溴水可以除掉未反应的乙烯气体，故答案为：除去未反应的乙烯；
（5）乙烷化学性质稳定，不能被酸性高锰酸钾溶液氧化，燃烧时生成二氧化碳，能使澄清石灰水变浑浊，故答案为：高锰酸钾溶液不褪色，澄清石灰水变浑浊．
解析
解：（1）实验室用乙醇在浓硫酸的催化作用下，加热至170℃时制取乙烯，所需仪器有：①碎瓷片 ②石棉网和铁架台 ③圆底烧瓶 ⑤温度计（量程200℃）⑥酒精灯 ⑧双孔塞⑨导管，不需要的是④温度计（量程100℃）、⑦单孔塞，
故答案为：④⑦；
（2）乙醇在浓硫酸的催化作用下，加热至170℃时制取乙烯，化学方程式为CH3CH2OH
（3）碱石灰可以干燥乙烯，并且可以除掉乙烯气体中可能混有的SO2、CO2，故答案为：干燥并吸收SO2、CO2；
（4）乙烯能与溴水中的溴发生加成反应，因此溴水可以除掉未反应的乙烯气体，故答案为：除去未反应的乙烯；
（5）乙烷化学性质稳定，不能被酸性高锰酸钾溶液氧化，燃烧时生成二氧化碳，能使澄清石灰水变浑浊，故答案为：高锰酸钾溶液不褪色，澄清石灰水变浑浊．
某研究性学习小组为设计出原料气的制备装置（如图甲）．
请填写下列空白：
（1）实验室现有锌粒、稀硝酸、稀盐酸、浓硫酸，从中选择合适的试剂制备氢气，写出化学反应方程式：______．
（2）CO的制备原理：HCOOH
正确答案
Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑
恒压
防倒吸
NaOH溶液
浓H2SO4
解析
解：（1）稀硝酸、浓硫酸具有强氧化性，因此制备氢气应选用锌粒、稀盐酸，化学方程式为Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑，
故答案为：Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑；
（2）甲酸在浓硫酸的作用下通过加热脱水即生成CO，由于甲酸易挥发，产生的CO中必然会混有甲酸，所以在收集之前需要除去甲酸，可以利用NaOH溶液吸收甲酸．又因为甲酸易溶于水，所以必需防止液体倒流，即b的作用是防止倒吸，最后通过浓硫酸干燥CO．为了使产生的气体能顺利的从发生装置中排出，就必需保持压强一致，因此a的作用是保持恒压；氢气密度小于空气的，因此要收集干燥的氢气，就只能用向下排空气法，而不能用排水法收集，
故答案为：恒压；防倒吸； NaOH溶液；浓H2SO4；
某化学课外活动小组甲同学欲制备收集A气体，乙同学欲制备收集B气体（制备方法、装置、试剂的化学式均相同）．甲采用排水法却收集到B气体，乙用排空气法却得A气体．下列关于A、B两种气体的叙述不正确的是（ ）
正确答案
解析
解：两同学制备气体的制备方法、装置、试剂的化学式均相同，则应生成相同的气体，但用不同的方法收集，却收集到不同的气体，说明该气体能与氧气或水反应，应为NO或NO2，
解：A．NO或NO2，在自然界中也能自己合成，如在雷电作用下氮气能氧气反应生成一氧化氮，一氧化氮能被空气中的氧气氧化为二氧化氮，故A错误；
B．同种非金属元素之间形成非极性共价键，不同非金属元素之间形成极性共价键，NO和NO2分子中形成化学键的原子不同，为极性键，故B正确；
C．某酸脱去一分子水或几分子水，所剩下的部分称为该酸的酸酐，NO或NO2不是酸酐，故C正确；
D．NO和NO2相对分子质量分别是30、46，相差16，故D正确．
故选A．
过氧化钠是一种淡黄色固体，它能与二氧化碳反应生成氧气，在潜水艇中用作制氧剂，供人类呼吸之用，它与二氧化碳反应的化学方程式为：2Na2O2+2CO2═2Na2CO3+O2．某学生为了验证这一实验，以足量的大理石、足量的盐酸和1.95克过氧化钠样品为原料，制取O2，设计出如下实验装置：
（1）图4A中制取CO2的装置，应从如图1、2、3中选哪个图：______，B装置中盛放的试剂是______，其作用是______，C装置内可能出现的现象是______．为了检验E中收集到的气体，在取出集气瓶后，______．（填操作）
（2）若图4 D中的1.95g过氧化钠样品接近反应完毕时，你预测E装置内有何现象？______
（3）你认为图4A---E的实验装置中，E部分是否安全、合理？E是否需要改为下列四项中的哪一项：______．（用图5甲、乙、丙、丁填空）除去未反应完的二氧化碳．
正确答案
图3
饱和碳酸氢钠溶液
吸收A装置中产生的盐酸酸雾
白色固体变蓝色
用带火星的木条放在管口，木条复燃说明收集到的气体为氧气
由于生成氧气的量减少，E中可能会因二氧化碳与石灰水反应而倒吸
乙
解析
解：（1）该反应的药品是固体和液体，且不需加热，所以所需装置为固液混合不加热型，所以排除图1；图2中只能制取少量二氧化碳而不能制取大量二氧化碳，所以排除图2，故选图3；
大理石和盐酸的反应是放热反应，盐酸具有挥发性，所以制取的二氧化碳中含有氯化氢气体、水蒸气，氯化氢和碳酸氢钠能反应生成二氧化碳，所以B装置的作用是吸收A装置中产生的盐酸酸雾，除去HCl气体；
二氧化碳和碳酸氢钠不反应，水蒸气能使无水硫酸铜由白色变蓝色，所以C装置内可能出现的现象是白色固体变蓝色；
过氧化钠和二氧化碳反应生成氧气，氧气能使带火星的木条复燃，检验时，可用带火星的木条放在管口，木条复燃说明收集到的气体为氧气，
故答案为：图3；饱和碳酸氢钠溶液；吸收A装置中产生的盐酸酸雾；白色固体变蓝色；用带火星的木条放在管口，木条复燃说明收集到的气体为氧气；
（2）当D中的1.95g过氧化钠样品接近反应完毕时，由于生成氧气的量减少，压强变小，所以E中可能会因二氧化碳与石灰水反应而倒吸．
故答案为：由于生成氧气的量减少，E中可能会因二氧化碳与石灰水反应而倒吸；
（3）E装置容易产生倒吸现象，所以不安全、不合理，所以需要改进；饱和石灰水能和二氧化碳反应，所以饱和石灰水的作用是吸收二氧化碳，收集较纯净的氧气，乙试管中进气管较长，二氧化碳能充分和饱和石灰水反应，丙试管中进气管较短，导致二氧化碳和饱和石灰水反应不充分，且随着气体的进入，试管中的液体被排到水槽中，故选乙．
故答案为：不安全，不合理；乙．
正确答案
解析
解：A、NO2与NaOH反应而被吸收，所以不能用NaOH溶液净化，故A错误；
B、浓硫酸与金属铜的反应需在加热的条件下进行，而本实验没有加热，故B错误；
C、氨气密度比空气小，不能用向上排空法收集，故C错误；
D、盐酸与碳酸钙在常温下发生反应，二氧化碳不溶于饱和碳酸氢钠溶液，可用饱和碳酸氢钠溶液净化，并且二氧化碳密度大于空气，可用向上排空法收集，故D正确．
故选D．
①锌和稀硫酸制氢气②双氧水和二氧化锰制氧气
③浓氨水和生石灰制氨气④铜和稀NHO3制NO
⑤MnO2和浓盐酸制氯气⑥乙醇和浓H2SO4制乙烯．
正确答案
解析
解：①氢气密度比空气小，应用向下排空气法收集，故①错误；
②氧气不与浓硫酸反应，能用浓硫酸干燥，氧气密度比空气大，用向上排空气法收集，故②正确；
③氨气不能用浓硫酸干燥，故③错误；
④一氧化氮易于空气中氧气反应生成二氧化氮，不能用排空气法收集，只能用排水法收集，故④错误；
⑤浓盐酸和二氧化锰制取氯气是采用固液混合加热型反应装置；氯气和浓硫酸不反应，所以可以用浓硫酸干燥；氯气的密度大于空气的密度且和氧气不反应，所以采用向上排空气法收集，但是缺少加热装置，故⑤错误；
⑥乙烯有还原性，不能用浓硫酸干燥，故⑥错误；
故选C．
正确答案
解析
解：A、打开止水夹时，I中碳酸钙和盐酸反应会生成气体二氧化碳，Ⅱ中会看到气泡，关闭止水夹后，被压入的稀盐酸和硝酸银溶液反应生成氯化银沉淀，符合实验现象，故A错误；
B、打开止水夹时，I中NaHCO3和稀硫酸反应会生成气体二氧化碳，Ⅱ中会看到气泡，但是关闭止水夹后，被压入的稀硫酸和MgCl2溶液不会反应，看不到浑浊，不符合实验现象，故B正确；
C、打开止水夹时，Fe、稀H2SO4反应生成氢气，Ⅱ中出现气泡，关闭止水夹后亚铁离子与氢氧化钠生成的白色沉淀，符合实验现象，故C错误；
D、打开止水夹时，I中铝与氢氧化钠溶液反应生成氢气，Ⅱ中会看到气泡，关闭止水夹后，被压入的偏铝酸根离子与铝离子反应生成氢氧化铝白色沉淀，溶液会由无色变为浑浊，符合实验现象，故D错误；
故选B．
如图所示，A、B、C是实验室常用的三种制取气体的装置，提供的药品有：大理石、浓盐酸、稀盐酸、锌粒、二氧化锰、氯化铵、熟石灰．现利用这些药品分别制取NH3、Cl2、H2、CO2四种气体，试回答以下问题．
（1）选用A装置可制取的气体有______选用C装置制取的气体有______．
（2）标号①、②的仪器名称依次为______．
（3）写出利用上述有关药品制取氨气的化学方程式：______．
若要制得干燥的氨气，可选用下列干燥剂中的______（填序号）．
a．生石灰 b．浓硫酸 c．碱石灰 d．五氧化二磷．
正确答案
解：（1）A装置中反应物的状态是固体．反应条件是加热，所以可制取氨气；C装置的反应物状态是固体、液体混合态，反应条件是加热，所以可制取氯气．
故答案为：NH3，Cl2．
（2）a是分液漏斗，b是圆底烧瓶．
故答案为：分液漏斗，圆底烧瓶．
（3）氯化铵和氢氧化钙反应生成氨气、水和氯化钙，反应条件是加热．
故答案为：Ca（OH）2+2 NH4Cl
（4）氨气是碱性气体，所以不能用酸作干燥剂，可用碱性物质或中性物质作干燥剂．
故选a c．
解析
解：（1）A装置中反应物的状态是固体．反应条件是加热，所以可制取氨气；C装置的反应物状态是固体、液体混合态，反应条件是加热，所以可制取氯气．
故答案为：NH3，Cl2．
（2）a是分液漏斗，b是圆底烧瓶．
故答案为：分液漏斗，圆底烧瓶．
（3）氯化铵和氢氧化钙反应生成氨气、水和氯化钙，反应条件是加热．
故答案为：Ca（OH）2+2 NH4Cl
（4）氨气是碱性气体，所以不能用酸作干燥剂，可用碱性物质或中性物质作干燥剂．
故选a c．
①把适量的氯酸钾粉末和少量二氧化锰粉末混合均匀，放入干燥的试管中，准确称量试管和药品的总质量为15.95g．
②连接好实验装置，检查装置的气密性．
③加热，开始反应，直到不再有气体产生为止．
④测量排入量筒中水的体积为285.0mL，换算成标准状况下氧气的体积为279.7mL．
⑤准确称量试管和残留物的质量为15.55g．
根据上述实验过程，回答下列问题：
（1）如何检查装置的气密性？______
（2）以下是测量收集到气体体积必须包括的几个步骤：
①调整量筒的高度使广口瓶和量筒内的液面高度相同；
②使试管和广口瓶内气体都冷却至室温；
③读取量筒内液体的体积．
这三步操作的正确顺序是______（请填写步骤代码）．
进行③的实验操作时，若仰视读数，则读取氧气的体积______（填“偏大”“偏小”或“无影响”）．
（3）实验过程中产生氧气的物质的量是______mol；实验测得氧气的摩尔体积是______（保留小数点后两位）．
正确答案
解：（1）装置气密性检验的原理是：通过气体发生器与附设的液体构成封闭体系，依据改变体系内压强时产生的现象（如气泡的生成、水柱的形成、液面的升降等）来判断装置气密性．加热高锰酸钾制取氧气时的检验装置气密性的方法为：往广口瓶中注满水，塞紧橡皮塞，按装置图连接好装置，用手将试管底部捂热，若观察到广口瓶中长玻璃管内液面上升，松开手后，过一会长玻璃管内的液面下降，则证明该装置不漏气；
故答案为：往广口瓶中注满水，塞紧橡皮塞，按装置图连接好装置，用手将试管底部捂热，若观察到广口瓶中长玻璃管内液面上升，松开手后，过一会长玻璃管内的液面下降，则证明该装置不漏气；
（2）因为排出的气体是需要用排出的水的体积衡量的，而反应前后的量筒温度是不同的，因此，反应终止应该先停止加热，待体系恢复到室温时，才取出导管．这一步操作跟通常的实验不同，所以停止加热时导管的出口要高于量筒内的液面，此时即使不取出导管而停止加热，也不会造成水的倒吸；停止加热、回到室温后，将量筒下移以调节量筒内的液面与水槽一致，此时量筒内气体压强也为大气压，读数才是正确的；所以正确的操作顺序为：②使气体都冷却至室温；①调整量筒内外液面高度使之相同；③读取量筒内气体的体积；仰视读数使得读数偏小；
故答案为：②①③；偏小；
（3）生成的氧气的质量m=15.95g-15.55g=0.4g，氧气物质的量n=
故答案为：0.0125mol；22.38L/mol．
解析
解：（1）装置气密性检验的原理是：通过气体发生器与附设的液体构成封闭体系，依据改变体系内压强时产生的现象（如气泡的生成、水柱的形成、液面的升降等）来判断装置气密性．加热高锰酸钾制取氧气时的检验装置气密性的方法为：往广口瓶中注满水，塞紧橡皮塞，按装置图连接好装置，用手将试管底部捂热，若观察到广口瓶中长玻璃管内液面上升，松开手后，过一会长玻璃管内的液面下降，则证明该装置不漏气；
故答案为：往广口瓶中注满水，塞紧橡皮塞，按装置图连接好装置，用手将试管底部捂热，若观察到广口瓶中长玻璃管内液面上升，松开手后，过一会长玻璃管内的液面下降，则证明该装置不漏气；
（2）因为排出的气体是需要用排出的水的体积衡量的，而反应前后的量筒温度是不同的，因此，反应终止应该先停止加热，待体系恢复到室温时，才取出导管．这一步操作跟通常的实验不同，所以停止加热时导管的出口要高于量筒内的液面，此时即使不取出导管而停止加热，也不会造成水的倒吸；停止加热、回到室温后，将量筒下移以调节量筒内的液面与水槽一致，此时量筒内气体压强也为大气压，读数才是正确的；所以正确的操作顺序为：②使气体都冷却至室温；①调整量筒内外液面高度使之相同；③读取量筒内气体的体积；仰视读数使得读数偏小；
故答案为：②①③；偏小；
（3）生成的氧气的质量m=15.95g-15.55g=0.4g，氧气物质的量n=
故答案为：0.0125mol；22.38L/mol．
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