題型三以“氣體流程”為載體的定性、定量實驗探究1.(2018新鄉(xiāng)市高三三模)亞硝酸鈉(NaNO2)外觀酷似食鹽且有咸味，是一種常用的發(fā)色劑和防腐劑，但使用過量會使人中毒。某學(xué)習(xí)小組針對亞硝酸鈉設(shè)計了如下實驗：【制取NaNO2】設(shè)計的制取裝置如下圖(夾持裝置略去)：該小組查閱資料知：2NONa2O2=2NaNO2；2NO2Na2O2=2NaNO3；NO能被酸性高錳酸鉀氧化為NO。(1)裝置A中用于盛放稀硝酸的儀器名稱為_，裝置A中發(fā)生主要反應(yīng)的離子方程式為_。(2)裝置D的作用是_。(3)若無裝置B，則進(jìn)入裝置D中的氣體除N2、NO外還可能有_。(4)甲同學(xué)檢查裝置氣密性后進(jìn)行實驗，發(fā)現(xiàn)制得的NaNO2中混有較多的NaNO3雜質(zhì)。下列可以提高NaNO2純度的方案是_(填字母)。a.將B中的藥品換為堿石灰b.將稀硝酸換為濃硝酸c.實驗開始前通一段時間CO2d.在裝置A、B之間增加盛有水的洗氣瓶【測定制得樣品中NaNO2的含量】(5)該實驗中需配制KMnO4標(biāo)準(zhǔn)溶液并酸化，應(yīng)選擇_(填化學(xué)式)來酸化KMnO4溶液。(6)已知：在酸性溶液中，NO可將MnO還原為Mn2。為測定樣品中亞硝酸鈉的含量，該小組稱取4.0 g樣品溶于水配制成250 mL溶液，取25.00 mL溶液于錐形瓶中，用0.100 molL1的酸性KMnO4 溶液進(jìn)行滴定，消耗20.00 mL酸性KMnO4溶液。滴定過程中酸性KMnO4溶液的作用是_，所得樣品中NaNO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為_。答案(1)分液漏斗3Cu8H2NO=3Cu22NO4H2O(2)吸收過量的NO，避免尾氣造成污染(3)O2、NO2(4)ad(5)H2SO4(6)作氧化劑和指示劑86.25%解析(1)控制液體的滴加速度，裝置A中用于盛放稀硝酸的儀器為分液漏斗；金屬銅與稀硝酸反應(yīng)生成硝酸銅、一氧化氮和水，所以裝置A中發(fā)生主要反應(yīng)的離子方程式為3Cu8H2NO=3Cu22NO4H2O。(2)裝置D中盛有酸性高錳酸鉀溶液，能夠氧化一氧化氮氣體，減少氣體對環(huán)境的污染。(3)沒有氯化鈣，水蒸氣就會與過氧化鈉反應(yīng)生成氧氣，部分NO會被氧氣氧化為NO2，所以，若無裝置B，則進(jìn)入裝置D中的氣體除N2、NO外還可能有O2、NO2。(4)由于獲得一氧化氮所用的硝酸具有揮發(fā)性，且獲得NO的過程中會產(chǎn)生其他氮氧化物，因此提高NaNO2純度需要除去硝酸氣體和其他氮氧化物。將B中的藥品換為堿石灰可以吸收硝酸氣體和氮氧化物，a正確；將稀硝酸換為濃硝酸，硝酸的揮發(fā)性增強，不能除去硝酸氣體，b錯誤；實驗開始前通一段時間CO2不能除去硝酸氣體和氮氧化物，c錯誤；在A、B之間增加盛有水的洗氣瓶可以吸收硝酸氣體和氮氧化物，d正確。(5)高錳酸鉀具有強氧化性，配制KMnO4標(biāo)準(zhǔn)溶液并酸化，酸化的酸應(yīng)選擇稀硫酸。(6)NO可將MnO還原為Mn2，體現(xiàn)了高錳酸鉀的強氧化性，滴定終點的現(xiàn)象為滴入最后一滴高錳酸鉀溶液，溶液變成紫紅色，且半分鐘內(nèi)不變色；消耗標(biāo)準(zhǔn)液的體積為20.00 mL,25.00 mL樣品消耗高錳酸鉀的物質(zhì)的量為0.100 molL10.02 L0.002 mol，則250 mL樣品溶液中消耗高錳酸鉀的物質(zhì)的量為0.002 mol0.02 mol，根據(jù)化合價變化可得反應(yīng)關(guān)系式：2MnO5NO，則4.0 g樣品中含有亞硝酸鈉的物質(zhì)的量為0.02 mol0.05 mol，質(zhì)量為69 gmol10.05 mol3.45 g，所以反應(yīng)后的固體中亞硝酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為100%86.25%。2.(2018河南省高三4月適應(yīng)性考試)某化學(xué)探究學(xué)習(xí)小組擬利用如圖所示裝置(部分固定裝置已略去)測定某黑色銅硫化物樣品的化學(xué)式，按照如下步驟進(jìn)行了實驗。步驟一：利用如圖所示裝置，高溫灼燒1.6 g CuxSy至固體質(zhì)量不再變化，得到紅色固體和一種能使品紅溶液褪色的氣體。步驟二：將D中所得溶液按下述流程進(jìn)行處理。煮沸D中溶液并冷卻配制250 mL溶液取25.00 mL溶液，滴入23滴酚酞溶液滴定，消耗0.1 molL1 NaOH溶液20.00 mL。請回答下列問題：(1)A裝置中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_。停止加熱后還需繼續(xù)通入一段時間的O2，其目的是_。(2)儀器a的作用為_。裝置D中反應(yīng)的化學(xué)方程式為_。(3)步驟二中配制溶液時所需的玻璃儀器除玻璃棒和燒杯外，還有_；判斷滴定終點的現(xiàn)象是_。(4)利用題中提供的數(shù)據(jù)可計算得出該銅硫化物的化學(xué)式為_。(5)有同學(xué)認(rèn)為可將裝置D改為裝有足量堿石灰的干燥管，通過測定反應(yīng)前后干燥管的增重來計算硫元素的含量。你認(rèn)為此方案_(填“合理”或“不合理”)，原因是_。答案(1)2Na2O22H2O=4NaOHO2使生成的SO2全部被H2O2溶液吸收(2)防止倒吸SO2H2O2=H2SO4(3)250 mL容量瓶、膠頭滴管當(dāng)加入最后一滴NaOH溶液時，溶液變?yōu)闇\紅色且30秒內(nèi)不褪色(4)Cu2S(5)不合理部分SO2被氧化，且空氣中的CO2和水蒸氣可能使干燥管增重解析(1)裝置A中發(fā)生反應(yīng)：2Na2O22H2O=4NaOHO2，根據(jù)操作步驟需要測SO2的含量，求銅硫化合物中硫的量，因此必須讓SO2全部被吸收，反應(yīng)停止后，繼續(xù)通一段時間的O2，其目的是讓SO2全部被吸收。(2)儀器a是干燥管，目的是防止倒吸；裝置D中盛放的是H2O2溶液，能氧化SO2，化學(xué)反應(yīng)方程式為H2O2SO2=H2SO4。(3)配制溶液時，用到的玻璃儀器是玻璃棒、燒杯、膠頭滴管、250 mL容量瓶，缺少的是膠頭滴管、250 mL容量瓶；判斷滴定到終點的標(biāo)志是加入最后一滴NaOH溶液時，溶液變?yōu)闇\紅色且30秒內(nèi)不褪色。(4)樣品中硫的物質(zhì)的量為 mol0.01 mol，樣品中銅的物質(zhì)的量為(1.60.0132)/64 mol0.02 mol，因此銅硫化物的化學(xué)式為Cu2S。(5)裝置D不能改用足量的堿石灰，因為空氣中含有CO2和水蒸氣，均能被堿石灰吸收，造成所測S的物質(zhì)的量偏大，因此此方案不合理。3.(2018茂名市高三下學(xué)期二模)ICl(氯化碘)紅棕色液體，熔點13.9 ，沸點97.4 ，易水解，接觸空氣時能形成五氧化二碘，能與許多單質(zhì)發(fā)生作用，溶于乙醇、乙醚等。某校研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)擬用下列儀器制備氯化碘。回答下列問題：(1)檢查A裝置氣密性的方法為_。(2)上述裝置，按氣流方向連接的順序為_(裝置可重復(fù)使用)，A中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_。(3)C裝置的作用是_。(4)E裝置的燒瓶反應(yīng)時需放在水中，控制溫度大約40 ，其目的是_。(5)按上述連接好的裝置進(jìn)行實驗，實驗步驟如下：檢查裝置氣密性后，裝入藥品打開分液漏斗活塞關(guān)閉分液漏斗活塞停止加熱E，充分冷卻水浴加熱E請按正確的順序填入上述步驟的序號_。(6)在A裝置后可連接如圖的裝置，當(dāng)反應(yīng)結(jié)束關(guān)閉分液漏斗活塞后，關(guān)閉K，該裝置的作用是_。(7)ICl和水反應(yīng)的化學(xué)方程式為_。答案(1)從A的導(dǎo)管口連接一個導(dǎo)管伸入水中，關(guān)閉分液漏斗活塞，手握圓底燒瓶，若導(dǎo)管口有氣泡冒出，手放開燒瓶后，有一段水柱倒吸入導(dǎo)管，說明A 裝置氣密性良好(2)ACBEBDMnO24H2ClMn2Cl22H2O(3)除去Cl2中混有的HCl(4)減少I2的升華和ICl的揮發(fā)(5)(6)儲存多余的Cl2(7)IClH2O=HIOHCl解析(2)利用二氧化錳與濃鹽酸加熱制備氯氣，氯氣中含有氯化氫、水蒸氣雜質(zhì)，因此混合氣體先通過飽和食鹽水溶液，除去氯化氫，再通過濃硫酸除去水蒸氣，得到干燥純凈的氯氣，氯氣進(jìn)入到裝置E中，與碘進(jìn)行反應(yīng)，由于ICl(氯化碘)為紅棕色液體，易水解，所以還必須連接裝置B，最后多余的尾氣被堿液吸收；按氣流方向連接的順序為ACBEBD，A中發(fā)生的反應(yīng)為二氧化錳與濃鹽酸加熱制備氯氣，離子方程式為MnO24H2ClMn2Cl22H2O。(4)氯化碘是紅棕色液體，熔點13.9 ，沸點97.4 ，根據(jù)信息可知ICl易揮發(fā)，溫度高揮發(fā)的快，同時單質(zhì)碘也易升華，因此E裝置的燒瓶反應(yīng)時需放在水中，控制溫度大約40 ，以減少I2的升華和ICl的揮發(fā)。(5)裝置連接好后，首先檢查裝置的氣密性，不漏氣后，加入藥品，打開分液漏斗活塞，反應(yīng)開始進(jìn)行，用水浴法給裝置E加熱，反應(yīng)結(jié)束后，停止加熱E，充分冷卻，待到室溫后，再關(guān)閉分液漏斗活塞，正確實驗步驟為。(6)在A裝置后可連接如圖的裝置，當(dāng)反應(yīng)結(jié)束關(guān)閉分液漏斗活塞后，關(guān)閉K，該裝置可以用來儲存多余的Cl2，避免釋放到空氣中污染空氣。(7)ICl易發(fā)生水解，生成鹽酸和次碘酸，反應(yīng)的化學(xué)方程式為IClH2O=HIOHCl。4.(2018珠海市高三3月質(zhì)量檢測)甲醛(HCHO)，無色氣體，易溶于水，有特殊的刺激氣味，對人眼、鼻等有刺激作用。40%甲醛溶液沸點為96 ，易揮發(fā)。甲醛在堿性溶液中具有極強的還原性。為探究過量甲醛和新制Cu(OH)2反應(yīng)的產(chǎn)物成分，進(jìn)行如下研究：(1)在下圖裝置中進(jìn)行實驗，向a中加入0.5 molL1 CuSO4溶液50 mL和5 molL1 NaOH溶液100 mL，振蕩，再加入40%的甲醛溶液40 mL，緩慢加熱a，在65 時回流20分鐘后冷卻至室溫。反應(yīng)過程中觀察到有棕色固體生成，最后變成紅色，并有氣體產(chǎn)生。儀器b的名稱是_。儀器c的作用為_。能說明甲醛具有還原性的實驗現(xiàn)象是_。(2)查閱資料發(fā)現(xiàn)氣體產(chǎn)物是副反應(yīng)產(chǎn)生的。為確認(rèn)氣體產(chǎn)物中含H2不含CO，將裝置A和如下圖所示的裝置連接后進(jìn)行實驗。依次連接的合理順序為：AB_G。裝置B的作用是_。確認(rèn)氣體產(chǎn)物中含H2而不含CO的現(xiàn)象是_。(3)已知：。證明a中甲醛的碳元素未被氧化成4價的實驗方案為：取少量a中反應(yīng)后的清液，_，則說明甲醛的碳元素未被氧化成4價。(4)為研究紅色固體產(chǎn)物的組成，進(jìn)行如下實驗(以下每步均充分反應(yīng))：已知：.Cu2OCu(NH3)4(無色)Cu(NH3)42(藍(lán)色).2Cu8NH3H2OO2=2Cu(NH3)424OH6H2O通過上述實驗，可以得出紅色固體產(chǎn)物主要是_。答案(1)恒壓漏斗冷凝回流A中出現(xiàn)紅色物質(zhì)(或A中出現(xiàn)棕色物質(zhì))(2)EFDC吸收甲醛蒸氣，防止其干擾后續(xù)檢驗F中CuO顏色由黑變紅，D中無水硫酸銅變藍(lán)，C中澄清石灰水不變渾濁(3)滴入過量的濃鹽酸，未見氣泡產(chǎn)生(4)Cu2O和Cu解析(1)儀器b為恒壓漏斗。儀器c為球形冷凝管，主要是冷凝回流反應(yīng)物。能說明甲醛具有還原性的實驗現(xiàn)象是和新制氫氧化銅加熱反應(yīng)生成氧化亞銅紅色沉淀，A中出現(xiàn)紅色物質(zhì)(或A中出現(xiàn)棕色物質(zhì))。(2)為確認(rèn)氣體產(chǎn)物中含H2不含CO，裝置A連接裝置B除去甲醛，防止干擾后續(xù)實驗驗證，利用裝置E吸收水蒸氣，通過裝置F中氧化銅加熱反應(yīng)，利用裝置D中無水硫酸銅檢驗是否生成水蒸氣，裝置C中澄清石灰水檢驗是否生成二氧化碳，從而驗證氣體中是否含一氧化碳，通過裝置G收集剩余氣體，依次連接的合理順序為ABEFDCG。裝置B的作用是吸收甲醛蒸氣，防止其干擾后續(xù)檢驗。F中氧化銅顏色由黑變紅，D中無水硫酸銅變藍(lán)，說明生成了水蒸氣，原氣體中含有氫氣；C中澄清石灰水不變渾濁，說明沒有生成二氧化碳，說明氣體產(chǎn)物中不含CO。(3)甲醛被氧化為甲酸，甲酸被氧化為碳酸，若堿溶液中甲醛被氧化生成碳酸鹽，加入濃鹽酸會生成二氧化碳?xì)怏w，設(shè)計實驗證明a中甲醛的碳元素未被氧化成4價的方法為：取少量a中反應(yīng)后的清液，滴入過量的濃鹽酸，未見氣泡產(chǎn)生，說明甲醛的碳元素未被氧化成4價。(4)紅色固體與濃氨水混合，得到無色溶液，在空氣中變化為藍(lán)色，說明含有Cu2O；剩余固體中加入濃氨水并搖動錐形瓶得深藍(lán)色溶液是銅、氧氣和一水合氨溶液反應(yīng)生成深藍(lán)色絡(luò)離子，說明含有Cu，因此紅色固體產(chǎn)物主要是Cu2O和Cu。