课时数智作业(二十) 气体的制备及性质探究
(建议用时：30分钟 总分：40分)
(每小题只有一个选项正确，每小题3分，共15分)
1．(2025·辽阳模拟)已知O2与焦性没食子酸(含KOH)反应很快，利用下列装置不能达到实验目的的是 ( )
A．选择①装置制备氧气
B．选择②装置干燥并收集氧气
C．选择③装置探究焦性没食子酸(含KOH)与氧气的反应
D．选择④装置分离MnO2和K2MnO4
2．(2025·广州模拟)实验室用MnO2和浓盐酸反应制备Cl2，按照制备、净化、性质检验、收集及尾气处理的顺序进行实验。下列装置不能达到实验目的的是( )
A B
C D
3．如图为除去气体中少量杂质并收集相应气体的装置，能实现相应目的的是( )
选项 气体(杂质) Q
A SO2(CO2) 碳酸钠溶液
B C2H4(H2S) 氢氧化钠溶液
C C3H8(SO2) 酸性高锰酸钾溶液
D NO(NO2) 氢氧化钠溶液
4．(2025·丽江模拟)实验室制备下列气体所选试剂、制备装置及收集方法均合理的是( )
选项 气体 试剂 制备装置 收集方法
A CO2 块状石灰石＋稀硫酸 c d
B Cl2 MnO2＋浓盐酸 a f
C O2 KClO3＋MnO2 b f
D NH3 NH4NO3＋Ca(OH)2 b e
5．(2025·成都模拟) 已知：NCl3为黄色、油状、易水解的液体，熔点为－40 ℃，沸点为71 ℃，95 ℃以上易爆炸。实验室可用Cl2和NH4Cl溶液反应制取NCl3，装置如图所示。下列说法正确的是( )
A．仪器a的名称是蒸馏烧瓶
B．装置B需控制水浴温度为71～95 ℃
C．应先对装置B进行加热，再由仪器b的下口通入冷水
D．装置D的作用只是除去尾气
6．(11分)五氧化二氮(N2O5)是有机合成中常用的绿色硝化剂。N2O5常温下为白色固体，可溶于CH2Cl2等氯代烃溶剂，微溶于水且与水反应生成强酸，高于室温时不稳定。
(1)某化学兴趣小组设计臭氧(O3)氧化法制备N2O5，反应原理为N2O4＋O3===N2O5＋O2。实验装置如图，回答下列问题：
①装置C的名称为______________，装置D的作用是______________；装置E的作用是____________________________________________________________
____________________________________________________________________。
②写出装置A中发生反应的化学方程式：_________________________________
____________________________________________________________________。
③实验时，将装置C浸入________(填“热水”或“冰水”)中，打开装置A中分液漏斗的活塞，一段时间后C中液体变为红棕色。关闭分液漏斗的活塞，打开活塞K，通过臭氧发生器向装置C中通入含有臭氧的氧气。(8分)
(2)判断C中反应已结束的简单方法是____________________________________
______________________________________________________________。(3分)
7．(14分)(2025·南宁模拟)三氯化铬是常用的媒染剂和催化剂，易潮解，易升华，高温下易被氧气氧化。实验室可利用下面装置模拟制取三氯化铬(K1、K2为气流控制开关)。
原理：Cr2O3＋3CCl43COCl2＋2CrCl3
已知：COCl2气体有毒，遇水发生水解产生两种酸性气体
(1)实验装置合理的连接顺序为a→______________________________________
________________________________________(填仪器接口字母标号)。(2分)
(2)步骤如下：
ⅰ.连接装置，检查装置气密性，装入试剂并通N2；
ⅱ.加热反应管至400 ℃；
ⅲ.控制开关，加热CCl4溶液，温度保持在50～60 ℃；
ⅳ.加热石英管继续升温至650 ℃，直到E装置中反应基本完成，切断管式炉的电源；
ⅴ.停止A装置水浴加热，……；
ⅵ.装置冷却后，结束制备实验。
①步骤ⅰ中，开关K1、K2的状态分别为__________________。
②补全步骤ⅴ的操作：_________________________________________________，
其目的是____________________________________________________。(6分)
(3)从安全的角度考虑，整套装置的不足是_________________________________
______________________________________________________________。(3分)
(4)D装置中反应的离子方程式为________________________________________
_____________________________________________________________。(3分)
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1．D [高锰酸钾固体受热分解，生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，可采用“固＋固加热”装置(①装置)制备氧气，A能达到实验目的；氧气的密度比空气的大，可用向上排空气法收集，不与碱石灰反应，则选择②装置干燥和收集氧气，B能达到实验目的；已知O2与焦性没食子酸(含KOH)反应很快，则可进行喷泉实验，故选择③装置可探究焦性没食子酸(含KOH)与氧气的反应，C能达到实验目的；MnO2和K2MnO4都不升华，不能用④装置分离，D不能达到实验目的。]
2．D [浓盐酸与二氧化锰在加热条件下发生反应制备氯气，A能达到实验目的；生成的氯气中混有HCl气体和水，用稀硫酸中的水吸收HCl气体，用浓硫酸吸收水，B能达到实验目的；氯气本身没有漂白性，遇水后生成的次氯酸具有漂白性，所以通过观察到干燥的有色布条不褪色，湿润的有色布条褪色可得出相应的结论，C能达到实验目的；氯气的密度比空气大，收集时应长口进短口出，D不能达到实验目的。]
3．C [二氧化硫、二氧化碳均能与碳酸钠溶液反应，不能达到除杂的目的，A不符合题意；硫化氢可以与氢氧化钠溶液反应而乙烯不与氢氧化钠溶液反应，但是乙烯的密度和空气接近，不能用排空气法收集，B不符合题意；酸性高锰酸钾溶液能够氧化二氧化硫，而丙烷的性质稳定，其密度大于空气的密度，能够用向上排空气法收集，C符合题意；一氧化氮的密度与空气接近，且能与氧气反应生成二氧化氮，不能用排空气法收集，D不符合题意。 ]
4．C [A．CO2不能用石灰石与稀硫酸反应制备，错误；B．Cl2溶于水，不能用排水法收集，错误；D．NH4NO3受热易爆炸，不能用于制NH3，错误。]
5．B [装置A中制备Cl2，装置B中Cl2和NH4Cl溶液反应制取NCl3，装置C中收集NCl3，装置D的作用是除去尾气Cl2和防止空气中的H2O进入装置C使NCl3水解。仪器a的名称是圆底烧瓶，A项错误；NCl3沸点为71 ℃，95 ℃以上易爆炸，为使装置B中生成的NCl3挥发出来而又不发生爆炸，装置B需控制水浴温度为71~95 ℃，B项正确；为防止NCl3损失，应先由仪器b的下口通入冷水，再对装置B进行加热，C项错误；Cl2有毒，NCl3易水解，装置D的作用是除去尾气Cl2和防止空气中的H2O进入装置C使NCl3水解，D项错误。]
6．解析：(1)①由仪器构造可知，装置C为三颈烧瓶；装置D是安全瓶，可以防止倒吸现象的发生；由N2O5“微溶于水且与水反应生成强酸”可知，装置E的作用是防止空气中的水蒸气进入装置C中。②装置A中Cu与浓硝酸反应生成硝酸铜、二氧化氮和水，结合守恒原则即可写出化学方程式。③装置C用于制备N2O5，由于N2O5“高于室温时不稳定”，故实验时应将装置C浸入冰水中。(2)装置C中发生反应：2NO2 N2O4、N2O4＋O3===N2O5＋O2，NO2溶于CH2Cl2，使溶液变为红棕色，N2O4反应生成N2O5时，促进NO2转化为N2O4，平衡正向移动，故当红棕色褪去，可推断NO2完全转化为N2O4，即C中反应已结束。
答案：(1)①三颈烧瓶 防止倒吸 防止空气中的水蒸气进入装置C中 ②Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O ③冰水 (2)红棕色褪去
7．解析：三氯化铬易潮解，易升华，高温下易被氧气氧化，所以实验过程中要确保装置内不能存在氧气和水蒸气。A装置的作用是用N2将CCl4导入装置参与反应，B装置的作用是防止水蒸气进入反应装置，C装置的作用是收集气体，D装置的作用是处理COCl2尾气，E装置是发生装置。整个反应流程先用干燥的N2排除装置内的空气，然后再通入N2将CCl4带入E装置，与E装置中的Cr2O3反应，生成的COCl2有毒，用C装置收集，与D装置中的NaOH溶液反应从而进行吸收处理，为防止D装置中水蒸气进入反应装置，还需在C装置和D装置中间加一个干燥B装置。
答案：(1)h→i(或i→h)→d→e→b→c→f(g)
(2)①K1开，K2关 ②继续通入N2一段时间 将COCl2完全排入D装置被充分吸收
(3)升华的三氯化铬易凝华，堵塞导管
(4)COCl2＋4OH-===C＋2H2O＋2Cl-
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