高中化学 第2章 化学键 化学反应与能量 第3节 化学反应的利用（第1课时）利用化学反应制备物质学业分层测评 鲁科版必修

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利用化学反应制备物质 (建议用时：45分钟) [学业达标] 1．关于实验室制Cl2，下列说法正确的是(　　) A．可用KMnO4和浓盐酸反应制取 B．用碱石灰干燥Cl2 C．用排水法收集Cl2 D．用饱和石灰水吸收尾气 【解析】　KMnO4、MnO2都是氧化剂，都能与浓盐酸反应制取Cl2，A正确。Cl2是酸性气体，能溶于水，不能用碱石灰干燥，也不能用排水法收集，B、C错误。Ca(OH)2微溶于水，饱和石灰水中溶有的Ca(OH)2太少，吸收尾气不彻底，D错误。 【答案】　A 2．下列物质可用来干燥Cl2的是(　　) ①碱石灰　②浓硫酸　③无水CaCl2　④P2O5 A．①② B．①③④ C．②③④ D．①②③④ 【解析】　碱石灰属于碱性干燥剂，可以用来干燥碱性气体和中性气体，但不能用于干燥酸性气体；浓H2SO4和P2O5属于酸性干燥剂，可以用来干燥酸性气体和中性气体(除H2S、HBr、HI外)；无水CaCl2属于中性干燥剂，可以用于干燥所有气体(除NH3外)。 【答案】　C 3．二氧化锰与浓盐酸作用制氯气的反应中，作为还原剂的HCl和参加反应的HCl物质的量之比是(　　) A．1∶1 B．2∶1 C．1∶2 D．任意比 【解析】　反应：MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O中，4 mol HCl参加反应，只有2 mol作还原剂被氧化为氯气。 【答案】　C 4．下列关于实验室制取气体所用试剂的组合不合理的是(　　) A．制Cl2：MnO2、盐酸(浓) B．制H2：硫酸(稀)、Zn C．制O2：MnO2、H2O2 D．制CO2：硫酸(稀)、CaCO3 【解析】　碳酸钙与稀硫酸反应生成的硫酸钙微溶于水，覆盖在碳酸钙的表面使反应难以继续进行，因此，实验室应该选用稀盐酸与碳酸钙反应制取二氧化碳。 【答案】　D 5．用下列两种方法制取氯气：①用含氯化氢146 g的浓盐酸与足量的二氧化锰反应，②用87 g二氧化锰与足量的浓盐酸反应，则所得氯气(　　) A．②比①多 B．①比②多 C．一样多 D．无法比较 【解析】　根据4HCl(浓)＋MnO2MnCl2＋2H2O＋Cl2↑，用87 g二氧化锰与足量的浓盐酸反应，所得氯气为1 mol，而用含氯化氢146 g的浓盐酸与足量的二氧化锰反应，会因随反应的进行浓盐酸逐渐变稀而使反应逐渐停止，最后有一定量的氯化氢剩余，所得氯气的物质的量小于1 mol。 【答案】　A 6．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(　　) 【解析】　实验室制取CO2的特点是固体和液体反应且不需要加热，由于盐酸易挥发，因此在收集之前需要除去挥发出的HCl气体，因为CO2的密度大于空气的，所以采用向上排空气法收集CO2气体。若采用长颈漏斗时，长颈漏斗的下端必须插入到溶液中，以防止CO2气体从长颈漏斗中挥发出来，因此选项D正确。 【答案】　D 7．下列装置或操作能达到实验目的的是(　　) 【解析】　A中，由于氨气的密度小于空气的密度，用向下排空气法收集是正确的，但集气瓶瓶口不能密封(塞橡皮塞)，可塞一团疏松的棉花，目的是防止气体对流，以收集到较纯的氨气；B中，洗气时气体应长进短出；C中，通过观察长颈漏斗中液面是否下降，可以检查装置的气密性；D中，收集密度比空气重的二氧化碳气体用向上排空气法，应该为长管进气，短管排出空气。 【答案】　C 8．(2016聊城高一质检)下列制备气体的实验设计中错误的是(　　) 选项 A B C D 药品 NH4Cl与Ca(OH)2 石灰石和稀盐酸 稀硝酸和铜片 KMnO4与浓盐酸 装置 【解析】　A装置是制取NH3，用碱石灰干燥，正确；B是简易启普发生器制取CO2，正确；C是制取NO，由于NO极易被空气中的氧气氧化为NO2，所以只能用排水法收集，错误；D中KMnO4氧化性很强，与浓盐酸反应不需要加热，正确。 【答案】　C 9．(2016郑州高一质检)拟用下图所示装置制取下表中的四种气体(图中夹持仪器均已略去，a、b、c表示相应仪器中加入的试剂)，不能达到实验目的的是(　　) 选项 气体 a b c A O2 H2O2 MnO2 浓硫酸 B CO2 稀盐酸 碳酸钙 饱和NaHCO3溶液 C NO 稀HNO3 铜屑 H2O D SO2 浓硫酸 Na2SO3 浓硫酸 【解析】　过氧化氢在二氧化锰的催化下生成氧气，经浓硫酸干燥后收集，A正确；稀盐酸和碳酸钙反应生成二氧化碳，后用饱和碳酸氢钠溶液除杂，B正确；铜和稀硝酸反应生成NO，应该用排水法收集，导管应该短进长出，C错误；浓硫酸和亚硫酸钠反应制备二氧化硫，再用浓硫酸干燥可得纯净的二氧化硫，D正确。 【答案】　C 10．拟用如图装置制取表中的三种干燥、纯净的气体(图中铁架台、铁夹、加热及气体收集装置均已略去；必要时可以加热；a、b、c、d表示相应仪器中加入的试剂)。 气体 a b c d Cl2 浓盐酸 MnO2 NaOH溶液 浓硫酸 NH3 饱和NH4Cl溶液 消石灰 H2O 固体NaOH NO 稀硝酸 铜屑 H2O P2O5 (1)上述方法中可以得到干燥、纯净的气体是________。 (2)指出不能用上述方法制取的气体，并说明理由(可以不填满)。 ①气体________，理由是_______________________________________________。 ②气体________，理由是_______________________________________________。 ③气体________，理由是______________________________________________。 【解析】　制Cl2时反应生成的Cl2能与NaOH溶液反应，无法得到氯气；制NH3时反应生成的NH3能与H2O反应，无法得到NH3。 【答案】　(1)NO　(2)①Cl2　反应生成的Cl2被c中的NaOH溶液吸收了　②NH3　反应生成的NH3被c中的H2O吸收了 11．在实验室中用MnO2和浓盐酸反应制备纯净干燥的氯气。 【导学号：96680038】 (1)写出反应的化学方程式：______________________________________________。 (2)下图所示是一个学生设计的实验装置图。这个装置图有哪些错误？请分别指出： ①_______________________________________________________________________； ②_______________________________________________________________________； ③_______________________________________________________________________； ④_______________________________________________________________________； ⑤_______________________________________________________________________。 (有几处填几处) (3)在改正的装置中，①洗气瓶中的饱和食盐水的作用：______________________； ②洗气瓶中浓H2SO4的作用：____________； ③烧杯中的NaOH溶液的作用：____________________________________________。 【解析】　本题属识图题，要求学生根据实验目的，对全套实验装置的错误之处作出判断，学生必须对实验室制取氯气的反应原理和实验装置非常熟悉。 首先应根据试题要求制得干燥、纯净的氯气。用MnO2和浓盐酸共热制得的氯气中，有挥发出来的HCl气体和水蒸气，这是两种要除掉的杂质。用饱和食盐水是为了除去HCl气体，这个装置必须在前，用浓硫酸洗气是为了除掉水蒸气，它应该在后，图中两个洗气瓶的进出气导管都装反了。 【答案】　(1)MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O (2)①烧瓶下面缺石棉网　②铁圈下面缺酒精灯 ③盛浓硫酸的洗气瓶和盛饱和食盐水的洗气瓶位置颠倒了　④两个洗气瓶中的气体入口导管应插入液面下，而出口导管应靠近瓶塞 (3)①吸收挥发的氯化氢气体　②吸收水蒸气　③吸收多余的氯气 12．实验室常见的几种气体发生装置如图A、B、C所示： 【导学号：96680039】 (1)实验室可以用B或C装置制取氨气，如果用C装置，通常使用的药品是________；检查C装置气密性的操作方法是________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)气体的性质是选择气体收集方法的主要依据。下列气体的性质与收集方法无关的是________(填序号，下同)。 ①密度　②颜色　③溶解性　④热稳定性　⑤是否与氧气反应 下图是某学生设计的收集气体的几种装置，其中不可行的是________。 (3)若用A装置与D装置相连制取收集X气体，则X可能是下列气体中的________。 ①CO2　②NO　③Cl2　④H2 其中在D装置中连接小烧杯的目的是_________________________________________ ________________________________________________________________________。 【解析】　(1)采用B装置制取氨气时应选用消石灰和氯化铵固体；C装置适用于固体与液体不需要加热的反应，故应选用浓氨水和氧化钙(或碱石灰、固体氢氧化钠等)。检查C装置气密性的操作是将导管通入水槽中，用手捂或酒精灯微热圆底烧瓶底部，如果导管口处有气泡产生，松开手或停止加热后，在导管里形成一段水柱，且短时间内不下降，则说明C装置气密性良好。 (2)选择气体收集方法，无需考虑气体的颜色和热稳定性，根据密度和是否与氧气反应选择能否采用向上或向下排空气法，根据溶解性判断能否选择排水或排其他液体的方法。收集气体时不能采取bc装置，前者密闭不能排出空气，后者伸入试管内的导管过长。 (3)制取CO2时不需加热，也不必处理尾气；NO常温下与氧气反应，不能用排空气法收集；制取H2时不需加热，应采用向下排空气法，尾气处理时一般用点燃的方法，故X可能是氯气。D装置中的小烧杯是用来吸收尾气的，防止污染空气。 【答案】　(1)浓氨水和氧化钙(或碱石灰、固体氢氧化钠等)　将导管通入水槽中，用手捂或酒精灯微热圆底烧瓶底部，如果导管口处有气泡产生，松开手或停止加热后，在导管里形成一段水柱，且短时间内不下降，说明C装置气密性良好 (2)②④　bc　(3)③　吸收尾气，防止污染空气 [能力提升] 13．(2016太原高一质检)下图所示是一套实验室制气装置，用于发生、干燥和收集气体。下列各组物质中能利用这套装置进行实验的是(　　) A．铜屑和浓硝酸 B．二氧化锰和浓盐酸 C．氯酸钾和MnO2 D．碳酸钙和稀盐酸 【解析】　铜屑与浓硝酸反应制取NO2没有尾气吸收装置；用MnO2跟浓盐酸反应制取氯气需加热，氯酸钾和MnO2反应制取氧气需加热，均不符合题意。用碳酸钙与稀盐酸反应制CO2的反应不需加热，CO2跟浓硫酸不反应且密度大于空气，可用这套装置。 【答案】　D 14．(2013安徽高考)实验室中某些气体的制取、收集及尾气处理装置如下图所示(省略夹持和净化装置)。仅用此装置和表中提供的物质完成相关实验，最合理的选项是(　　) 选项 a中的物质 b中的物质 c中收集的气体 d中的物质 A 浓氨水 CaO NH3 H2O B 浓硫酸 Na2SO3 SO2 NaOH溶液 C 稀硝酸 Cu NO2 H2O D 浓盐酸 MnO2 Cl2 NaOH溶液 【解析】　该装置为固液反应不加热制取气体，向上排空气法收集气体，以及采用防倒吸的方法进行尾气处理。A项氨气不能使用向上排空气法，错误；B正确；C项铜与稀硝酸反应生成NO，在c中无法收集到纯净的NO2且不能用水吸收尾气，错误；D项制取氯气需要加热，错误。 【答案】　B 15．(2013海南高考)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—h B．a—e—d—c—b—h—i—g C．a—d—e—c—b—h—i—g D．a—c—b—d—e—h—i—f 【解析】　根据实验目的和所给仪器药品应首先制得氯气，然后再将氯气与铁粉反应，制取FeCl3，最后用NaOH溶液吸收多余的氯气防止污染环境。由于制得的氯气中含有HCl、H2O等杂质，所以与铁反应之前应先用饱和NaCl溶液吸收挥发出的HCl，然后用浓硫酸干燥。连接仪器时应注意长管进气，短管出气。 【答案】　B 16．某学生利用以下装置探究氯气与氨气之间的反应。其中A、F分别为氨气和氯气的发生装置，C为纯净干燥的氯气与氨气反应的装置。 【导学号：96680040】 请回答下列问题： (1)装置A中的烧瓶内固体不可以选用________(填序号)。 A．生石灰 B．碱石灰　 C．五氧化二磷　 D．烧碱 (2)B装置的作用是____________；E装置的作用是____________。 (3)通入C装置的左右两根导管左边较长、右边较短，目的是 ________________________________________________________________________。 (4)装置F中发生反应的化学方程式是__________________________________________ ________________________________________________________________________。 (5)装置C内出现浓的白烟并在容器内壁凝结，另一生成物是空气的主要成分之一。请写出反应的化学方程式：______________________________________________________。 (6)从装置C的G处逸出的尾气中可能含有黄绿色的有毒气体，如何处理？ ________________________________________________________________________。 【解析】　(1)装置A制取氨气，可用浓氨水与碱石灰(或烧碱或生石灰等)，但不能用五氧化二磷，因其与水反应后生成磷酸，能与氨水反应。(2)B装置中盛放的碱石灰用来干燥氨气；E装置中盛放的饱和食盐水用来除去氯气中混有的氯化氢气体。(3)由于氨气的密度小，氯气的密度大，密度小的氨气从长管进入向上扩散，密度大的氯气从短管进入向下扩散，这样能较快地充分混合。(6)黄绿色的气体是氯气，依据氯气的性质，可用烧碱溶液吸收。 【答案】　(1)C (2)干燥氨气　除去氯气中的氯化氢 (3)使密度较大的Cl2和密度较小的NH3较快地混合均匀 (4)MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O (5)3Cl2＋8NH3===N2＋6NH4Cl (6)在G处连接导管，直接把尾气通入盛有烧碱溶液的烧杯中(答案合理即可)