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10. 掌握实验室制取气体的一般思路和方法是化学学习的必备能力。请根据下图所示装置回答问题。
(1)实验室用过氧化氢溶液和二氧化锰固体制取氧气时,二氧化锰的作用是
(2)已知常温常压下,氨气是一种无色、有刺激性气味的气体,密度比空气小,极易溶于水,其水溶液显碱性。下列两种反应原理均可用于实验室制备氨气。
①浓氨水和生石灰固体混合:$\ce{NH_{3}· H_{2}O + CaO = NH_{3}\uparrow + Ca(OH)_{2}}$。
②氯化铵固体和氢氧化钙粉末混合加热:$\ce{2NH_{4}Cl + Ca(OH)_{2}\xlongequal{\Delta} CaCl_{2} + 2NH_{3}\uparrow + 2H_{2}O}$。
若选用A装置制备氨气,应选择的反应原理是
(3)实验室制取气体时,不需要考虑的因素是
A. 反应原理
B. 发生和收集装置
C. 检验和验满方法
D. 气体的颜色
(1)实验室用过氧化氢溶液和二氧化锰固体制取氧气时,二氧化锰的作用是
催化作用
,实验时过氧化氢溶液应从所选装置B
(填装置字母)中的分液漏斗
(填仪器名称)加入。(2)已知常温常压下,氨气是一种无色、有刺激性气味的气体,密度比空气小,极易溶于水,其水溶液显碱性。下列两种反应原理均可用于实验室制备氨气。
①浓氨水和生石灰固体混合:$\ce{NH_{3}· H_{2}O + CaO = NH_{3}\uparrow + Ca(OH)_{2}}$。
②氯化铵固体和氢氧化钙粉末混合加热:$\ce{2NH_{4}Cl + Ca(OH)_{2}\xlongequal{\Delta} CaCl_{2} + 2NH_{3}\uparrow + 2H_{2}O}$。
若选用A装置制备氨气,应选择的反应原理是
②
(填序号);收集氨气应选用的装置是D
(填装置字母)。(3)实验室制取气体时,不需要考虑的因素是
D
(填字母)。A. 反应原理
B. 发生和收集装置
C. 检验和验满方法
D. 气体的颜色
答案
催化作用
B
分液漏斗
②
D
D
B
分液漏斗
②
D
D
解析
【分析】
解答本题需掌握实验室制取气体的思路：发生装置根据反应物状态和反应条件选择，收集装置根据气体密度和溶解性选择；催化剂的作用、气体制取的相关因素是解题关键。
(1) 过氧化氢制氧气时，二氧化锰作催化剂，起催化作用；该反应是固液不加热型，对应发生装置为B，液体药品从分液漏斗加入。
(2) A装置是固体加热型发生装置，需选择固体加热的反应原理；氨气密度比空气小且极易溶于水，用向下排空气法收集。
(3) 实验室制取气体需考虑反应原理、发生/收集装置、检验验满，无需考虑气体颜色。
【解析】
(1) 过氧化氢在二氧化锰催化下分解制氧气，二氧化锰的作用是催化作用；该反应为固液不加热反应，发生装置选B，过氧化氢溶液从B装置的分液漏斗加入。
(2) A装置适用于固体加热制气体，反应②是固体混合加热，符合要求；氨气密度比空气小、极易溶于水，选向下排空气法装置D收集。
(3) 制取气体时，反应原理、发生/收集装置、检验验满均需考虑，气体颜色不需要考虑，故选D。
【答案】
催化作用；B；分液漏斗；②；D；D
【知识点】
实验室制取氧气；气体制取装置选择；催化剂作用
【点评】
本题考查实验室制取气体的核心知识点，涵盖发生/收集装置选择、催化剂作用等基础内容，是化学实验的常考题型，需掌握装置选择的依据。
【难度系数】
0.5
解答本题需掌握实验室制取气体的思路：发生装置根据反应物状态和反应条件选择，收集装置根据气体密度和溶解性选择；催化剂的作用、气体制取的相关因素是解题关键。
(1) 过氧化氢制氧气时，二氧化锰作催化剂，起催化作用；该反应是固液不加热型，对应发生装置为B，液体药品从分液漏斗加入。
(2) A装置是固体加热型发生装置，需选择固体加热的反应原理；氨气密度比空气小且极易溶于水，用向下排空气法收集。
(3) 实验室制取气体需考虑反应原理、发生/收集装置、检验验满，无需考虑气体颜色。
【解析】
(1) 过氧化氢在二氧化锰催化下分解制氧气，二氧化锰的作用是催化作用；该反应为固液不加热反应，发生装置选B，过氧化氢溶液从B装置的分液漏斗加入。
(2) A装置适用于固体加热制气体，反应②是固体混合加热，符合要求；氨气密度比空气小、极易溶于水，选向下排空气法装置D收集。
(3) 制取气体时，反应原理、发生/收集装置、检验验满均需考虑，气体颜色不需要考虑，故选D。
【答案】
催化作用；B；分液漏斗；②；D；D
【知识点】
实验室制取氧气；气体制取装置选择；催化剂作用
【点评】
本题考查实验室制取气体的核心知识点，涵盖发生/收集装置选择、催化剂作用等基础内容，是化学实验的常考题型，需掌握装置选择的依据。
【难度系数】
0.5
11. (1)某同学利用“多米诺骨牌”效应,设计了如图气体制取与性质验证的组合实验。打开A中分液漏斗的活塞,很快看到E中导管口有气泡冒出,且溶液由紫色变红色。
①C、D中看到的现象分别是
②用化学方程式表示E中颜色变化的原因:
(2)在实验室中,集气瓶被称作“万能瓶”,用它可以组装成各种用途的装置,请仔细观察如图(G~J)各个装置的特点回答问题:
①实验室若用G装置收集氧气,则氧气应从
②若要测定收集的二氧化碳气体体积,应选用
③若用J装置收集二氧化碳气体,植物油的作用是
④若要除去一氧化碳中的少量二氧化碳,同时用该瓶收集较纯净的一氧化碳,应选用
①C、D中看到的现象分别是
C中液面下降、稀盐酸进入D中,产生大量气泡
;写出D中反应的化学方程式:$\ce{CaCO_{3} + 2HCl = CaCl_{2} + H_{2}O + CO_{2}\uparrow}$
。②用化学方程式表示E中颜色变化的原因:
$\ce{CO_{2} + H_{2}O = H_{2}CO_{3}}$
;能用F装置收集气体的依据是二氧化碳密度比空气密度大
。(2)在实验室中,集气瓶被称作“万能瓶”,用它可以组装成各种用途的装置,请仔细观察如图(G~J)各个装置的特点回答问题:
①实验室若用G装置收集氧气,则氧气应从
b
(填导管口字母)口进入。②若要测定收集的二氧化碳气体体积,应选用
J
装置。③若用J装置收集二氧化碳气体,植物油的作用是
隔离作用
。④若要除去一氧化碳中的少量二氧化碳,同时用该瓶收集较纯净的一氧化碳,应选用
I
装置,请写出其中发生反应的化学方程式:$\ce{Ca(OH)_{2} + CO_{2} = CaCO_{3}\downarrow + H_{2}O}$
。答案
C中液面
下降、稀盐酸进入D中，D中产生大量气泡
$\ce{CaCO_{3} + 2HCl = CaCl_{2} + H_{2}O + CO_{2}\uparrow}$
$\ce{CO_{2} + H_{2}O = H_{2}CO_{3}}$
二氧化碳的密
度比空气密度大
b
J
隔离二氧化碳与水，防止二氧化碳溶于水且与水接触反应
I
$ \mathrm {Ca}(\mathrm {OH)}_{2} + \mathrm {CO}_{2} = \mathrm {CaCO}_{3}↓ + \mathrm {H}_{2}\mathrm {O}$
下降、稀盐酸进入D中，D中产生大量气泡
$\ce{CaCO_{3} + 2HCl = CaCl_{2} + H_{2}O + CO_{2}\uparrow}$
$\ce{CO_{2} + H_{2}O = H_{2}CO_{3}}$
二氧化碳的密
度比空气密度大
b
J
隔离二氧化碳与水，防止二氧化碳溶于水且与水接触反应
I
$ \mathrm {Ca}(\mathrm {OH)}_{2} + \mathrm {CO}_{2} = \mathrm {CaCO}_{3}↓ + \mathrm {H}_{2}\mathrm {O}$
解析
【分析】
首先分析(1)：打开A中分液漏斗活塞，A中反应产生气体使装置内压强增大，将C中稀盐酸压入D中；D中碳酸钙与稀盐酸反应生成CO₂，CO₂进入E与水反应生成碳酸，使紫色石蕊变红。①C因压强增大液面下降，稀盐酸进入D，D中碳酸钙与盐酸反应产生大量气泡；②E中变红是CO₂与水生成碳酸，F用向上排空气法收集，依据是CO₂密度比空气大。
分析(2)：万能瓶应用中，①G装置排水法收集氧气，氧气密度比水小，从短管b进；②测定CO₂体积需防止其溶于水，选J装置；③J中植物油隔离CO₂与水，避免其溶于水和反应；④除去CO中CO₂，用盛碱溶液的I装置，CO₂与碱反应，CO不反应可收集。
【解析】
(1)①A中反应产生气体，装置内压强增大，导致C中液面下降，稀盐酸进入D；D中碳酸钙与稀盐酸反应，现象为产生大量气泡，反应方程式为$\ce{CaCO_{3} + 2HCl = CaCl_{2} + H_{2}O + CO_{2}\uparrow}$。
②E中溶液变红是因为CO₂与水反应生成碳酸，化学方程式为$\ce{CO_{2} + H_{2}O = H_{2}CO_{3}}$；F装置用向上排空气法收集，依据是二氧化碳的密度比空气大。
(2)①G装置为排水法收集氧气，氧气密度比水小，应从短导管b口进入，水从长管排出。
②测定二氧化碳体积时，需防止二氧化碳溶于水，选用J装置，通过测量排出水的体积得到二氧化碳体积。
③J装置中植物油的作用是隔离二氧化碳与水，防止二氧化碳溶于水且与水反应，保证体积测量准确。
④除去一氧化碳中的少量二氧化碳，选用盛有碱溶液的I装置，二氧化碳与氢氧化钙反应，反应方程式为$\ce{Ca(OH)_{2} + CO_{2} = CaCO_{3}↓ + H_{2}O}$，同时收集较纯净的一氧化碳。
【答案】
①C中液面下降、稀盐酸进入D中，D中产生大量气泡；$\ce{CaCO_{3} + 2HCl = CaCl_{2} + H_{2}O + CO_{2}\uparrow}$
②$\ce{CO_{2} + H_{2}O = H_{2}CO_{3}}$；二氧化碳的密度比空气密度大
(2)①b；②J；③隔离二氧化碳与水，防止二氧化碳溶于水且与水接触反应；④I；$\ce{Ca(OH)_{2} + CO_{2} = CaCO_{3}↓ + H_{2}O}$
【知识点】
二氧化碳的制取与性质；气体收集装置；化学方程式书写
【点评】
本题为综合实验题，围绕气体制取、性质及万能瓶应用展开，考查学生对实验原理、装置特点的掌握，需结合物质性质分析各装置作用，难度适中。
【难度系数】
0.5
首先分析(1)：打开A中分液漏斗活塞，A中反应产生气体使装置内压强增大，将C中稀盐酸压入D中；D中碳酸钙与稀盐酸反应生成CO₂，CO₂进入E与水反应生成碳酸，使紫色石蕊变红。①C因压强增大液面下降，稀盐酸进入D，D中碳酸钙与盐酸反应产生大量气泡；②E中变红是CO₂与水生成碳酸，F用向上排空气法收集，依据是CO₂密度比空气大。
分析(2)：万能瓶应用中，①G装置排水法收集氧气，氧气密度比水小，从短管b进；②测定CO₂体积需防止其溶于水，选J装置；③J中植物油隔离CO₂与水，避免其溶于水和反应；④除去CO中CO₂，用盛碱溶液的I装置，CO₂与碱反应，CO不反应可收集。
【解析】
(1)①A中反应产生气体，装置内压强增大，导致C中液面下降，稀盐酸进入D；D中碳酸钙与稀盐酸反应，现象为产生大量气泡，反应方程式为$\ce{CaCO_{3} + 2HCl = CaCl_{2} + H_{2}O + CO_{2}\uparrow}$。
②E中溶液变红是因为CO₂与水反应生成碳酸，化学方程式为$\ce{CO_{2} + H_{2}O = H_{2}CO_{3}}$；F装置用向上排空气法收集，依据是二氧化碳的密度比空气大。
(2)①G装置为排水法收集氧气，氧气密度比水小，应从短导管b口进入，水从长管排出。
②测定二氧化碳体积时，需防止二氧化碳溶于水，选用J装置，通过测量排出水的体积得到二氧化碳体积。
③J装置中植物油的作用是隔离二氧化碳与水，防止二氧化碳溶于水且与水反应，保证体积测量准确。
④除去一氧化碳中的少量二氧化碳，选用盛有碱溶液的I装置，二氧化碳与氢氧化钙反应，反应方程式为$\ce{Ca(OH)_{2} + CO_{2} = CaCO_{3}↓ + H_{2}O}$，同时收集较纯净的一氧化碳。
【答案】
①C中液面下降、稀盐酸进入D中，D中产生大量气泡；$\ce{CaCO_{3} + 2HCl = CaCl_{2} + H_{2}O + CO_{2}\uparrow}$
②$\ce{CO_{2} + H_{2}O = H_{2}CO_{3}}$；二氧化碳的密度比空气密度大
(2)①b；②J；③隔离二氧化碳与水，防止二氧化碳溶于水且与水接触反应；④I；$\ce{Ca(OH)_{2} + CO_{2} = CaCO_{3}↓ + H_{2}O}$
【知识点】
二氧化碳的制取与性质；气体收集装置；化学方程式书写
【点评】
本题为综合实验题，围绕气体制取、性质及万能瓶应用展开，考查学生对实验原理、装置特点的掌握，需结合物质性质分析各装置作用，难度适中。
【难度系数】
0.5
