二轮复习|元素化合物的综合应用——以“气体流程”为载体的定性考查

识梳理

1.装置的连接

(1)装置顺序:制气装置净化装置干燥装置反应或收集装置尾气处理装置。

(2)组装顺序:由下向上,由左及右,先塞后定。

(3)操作顺序:装配仪器检查气密性加入药品。

2.气体的净化

(1)判断气体中杂质的方法

看反应介质。若反应在溶液中进行,则制取的气体中一定含有水蒸气;若反应物中有气体反应物,由于气体不能充分反应,则制取的气体中一定含有原来的气体,如用CO2Na2O2反应制取的O2中一定含有CO2杂质。看反应物的性质。如用浓盐酸制取的气体中含有HCl气体。看生成物的成分。如用氯化铵和消石灰反应制取的氨气中含有水蒸气。

(2)气体干燥剂的选择


酸性

碱性

中性

干燥剂

浓硫酸、P2O5

碱石灰、CaO

CaCl2

气体

CO2SO2Cl2NO2

NH3

H2CON2NOCH4


注意:选取干燥剂时,除了常规的从酸碱性角度考虑外,还要考虑特殊反应,如浓硫酸不能干燥还原性气体(H2SHI),可用P2O5干燥;中性干燥剂CaCl2不能干燥NH3,因为二者会发生络合反应(这些知识可能将会成为高考的设题点)

3.气体的收集

(1)密度比空气大且不与空气中的成分反应的气体可用向上排空气法收集,导气管应长进短出;密度比空气小且不与空气中的成分反应的气体则用向下排空气法收集,导气管应短进长出

(2)易溶于水或能与水反应的气体,如NH3HClNO2等,需用排空气法或排其他溶剂法收集。

(3)常温下能与空气中的成分反应的气体(NO),密度与空气接近的气体(N2COC2H4),都不能用排空气法收集。

(4)能溶于水但溶解度不大的气体,可以用排饱和溶液的方法收集,如CO2——排饱和NaHCO3溶液;SO2——排饱和NaHSO3溶液;H2S——排饱和NaHS溶液;Cl2——排饱和NaCl溶液。

4.尾气的处理

尾气处理装置:

 

(1)装置甲适用于溶解度较小的有毒气体,如Cl2NO2H2S等。

(2)装置乙适用于溶解度较大的气体,如HClNH3等。

(3)装置丙适用于某些可燃性气体,如COH2等。

(4)装置丁采用收集法处理尾气,适用于NOCO等。



化训练

1.(2017·全国卷10)实验室用H2还原WO3制备金属W的装置如图所示(Zn粒中往往含有硫等杂质,焦性没食子酸溶液用于吸收少量氧气)。下列说法正确的是(        )

 

A.①②③中依次盛装KMnO4溶液、浓H2SO4、焦性没食子酸溶液

B.管式炉加热前,用试管在处收集气体并点燃,通过声音判断气体纯度

C.结束反应时,先关闭活塞K,再停止加热

D.装置Q(启普发生器)也可用于二氧化锰与浓盐酸反应制备氯气

答案 B

2.[2018·全国卷28(1)(2)]K3[Fe(C2O4)3]·3H2O(三草酸合铁酸钾)为亮绿色晶体,可用于晒制蓝图。回答下列问题:

(1)晒制蓝图时,用K3[Fe(C2O4)3]·3H2O作感光剂,以K3[Fe(CN)6]溶液为显色剂。其光解反应的化学方程式为2K3[Fe(C2O4)3]2FeC2O43K2C2O42CO2;显色反应的化学方程式为______________________________

(2)某小组为探究三草酸合铁酸钾的热分解产物,按下图所示装置进行实验。

 

通入氮气的目的是__________________

实验中观察到装置BF中澄清石灰水均变浑浊,装置E中固体变为红色,由此判断热分解产物中一定含有________________

为防止倒吸,停止实验时应进行的操作是_____________________________________

样品完全分解后,装置A中的残留物含有FeOFe2O3,检验Fe2O3存在的方法是________________________________

答案(1)3FeC2O42K3[Fe(CN)6]===Fe3[Fe(CN)6]23K2C2O4(2)隔绝空气、使反应产生的气体全部进入后续装置 CO2CO先熄灭装置AE的酒精灯,冷却后停止通入氮气 取少许固体粉末于试管中,加稀硫酸溶解,滴入12KSCN溶液,溶液变红色,证明含有Fe2O3

3.(2016·全国卷26)氮的氧化物(NOx)是大气污染物之一,工业上在一定温度和催化剂条件下用NH3NOx还原生成N2。某同学在实验室中对NH3NO2反应进行了探究。回答下列问题:

(1)氨气的制备

 

氨气的发生装置可以选择上图中的________,反应的化学方程式为_______________________________________________

欲收集一瓶干燥的氨气,选择上图中的装置,其连接顺序为:发生装置________________________________________________________________(按气流方向,用小写字母表示)

(2)氨气与二氧化氮的反应

将上述收集到的NH3充入注射器X中,硬质玻璃管Y中加入少量催化剂,充入NO2(两端用夹子K1K2夹好)。在一定温度下按图示装置进行实验。

操作步骤

实验现象

解释原因

打开K1,推动注射器活塞,使X中的气体缓慢通入Y管中

Y管中________________

反应的化学方程式________________________

将注射器活塞退回原处并固定,待装置恢复到室温

Y管中有少量水珠

生成的气态水凝聚

打开K2

________________________________________________________________________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________________________________________________________________________

 

答案(1)A2NH4ClCa(OH)2CaCl22H2O2NH3(BNH3·H2ONH3H2O)dcfei

(2)红棕色气体颜色慢慢变浅 6NO28NH37N212H2OZNaOH溶液发生倒吸现象 反应后气体分子数减少,Y管中压强小于外界压强

4.(2018·日照市高三4月校际联合期中考试)四氯化锡(SnCl4)用作媒染剂和有机合成上的氯化催化剂。实验室制备四氯化锡的装置如下图(部分夹持装置已略去),已知:金属锡熔融时通入干燥氯气反应可生成四氯化锡; 无水四氯化锡熔点-33 ,沸点114.1 无水四氯化锡遇水蒸气生成白色烟雾。下列说法不正确的是(        

A.实验时滴加浓盐酸反应一段时间,然后再点燃处的酒精灯

B.①②⑥⑦的试管中依次盛装MnO2、饱和食盐水、浓H2SO4NaOH溶液

C.装置用于收集SnCl4,浸泡在冷水浴中效果更好

D.两个试管可以用一个装有碱石灰的干燥管来代替

答案B

5.(2018·山东省天成高三大联考)SO2O2制备SO3(熔点16.8 ,沸点44.8 )的模拟装置如下图所示(加热和夹持装置省略)

 

下列说法正确的是(      

A.装置中的试剂为饱和NaHSO3溶液

B.实验室可用铜与稀硫酸在加热条件下制取SO2

C.装置反应管中的铂石棉用作反应的催化剂

D.从装置逸出的气体有过量的SO2O2

答案C

6过氧化钙是一种温和的氧化剂,常温下为白色的固体,易溶于酸,难溶于水、乙醇等溶剂。某实验小组拟选用如下装置(部分固定装置略)制备过氧化钙。

 

(1)请选择必要的装置,按气流方向连接顺序为________(填仪器接口的字母编号,装置可重复使用)

(2)根据完整的实验装置进行实验,实验步骤如下:检验装置的气密性后,装入药品;打开分液漏斗活塞,通入一段时间气体,加热药品;反应结束后,____________________________________________________(填操作)拆除装置,取出产物。

答案(1)dfebcf(dfecbf)

(2)熄灭酒精灯,待反应管冷却至室温,停止通入氧气,并关闭分液漏斗的活塞

4.NO能被灼热的铁粉还原为N2,同时生成FeO,利用下列装置模拟该反应。

已知:浓硝酸可氧化NONaOH溶液能与NO2反应,不与NO反应。

(1)上述装置接口的连接顺序为a________________(按气流方向,用小写字母表示)

(2)装置D的作用是_______________________________________________________

(3)打开分液漏斗活塞,烧瓶中观察到的实验现象有____________________________________________________________________________

答案(1)fejihg(gh)bcd

(2)除去挥发出的HNO3等酸性气体

(3)反应开始时,铜片表面出现无色气泡,铜片逐渐变小;烧瓶上部空间由无色逐渐变为浅红棕色,随着反应的进行又逐渐变为无色;烧瓶中溶液由无色变为浅蓝色

7.利用下面装置设计实验,制备SO2并进行探究。

(1)选用AF中的装置验证H2SO3的酸性强于H2CO3,能作为依据的实验现象是_____________________________________________________________________________________