1、专题突破(四)以气体制备为主体的综合实验探究以气体制备为主体的综合实验探究题是高考热点题型之一，大多以非金属(Cl、S、N等)及其化合物的性质与转化为主体，此类试题源于化学实验探究，以解决化学实验问题为线索进行设问，使化学实验情境更加真实。此类试题的情境新颖，涉及非金属元素及其化合物的性质与转化、化学基础知识、实验基本操作和技能等，要求考生在复杂的化学实验情境中对必备知识和关键能力进行综合运用，体现中国高考评价体系关于研究探索、操作运用、创新思维等学科素养的考查，要求考生运用学科相关能力，高质量地认识实验问题、分析并解决实验问题。一、常见气体的制备、净化和收集1常用气体发生装置及选择固体反应物
2、(加热)固液反应物(不加热)固液反应物(加热)装置示意图主要仪器酒精灯、铁架台、试管分液漏斗(或长颈漏斗)、烧瓶(或大试管)、铁架台铁架台、分液漏斗、烧瓶、酒精灯典型气体O2、NH3等H2、O2、CO2等Cl2等2.气体的除杂方法(1)除杂试剂选择的依据：主体气体和杂质气体性质上的差异，如溶解性、酸碱性、氧化性、还原性。(2)气体干燥净化装置类型液态干燥剂固态干燥剂固态干燥剂固体，加热装置常见干燥剂浓H2SO4(酸性、强氧化性)无水氯化钙(中性)碱石灰(碱性)除杂试剂Cu、CuO、Mg等3.气体的收集方法收集方法收集气体的类型收集装置可收集的气体(举例)排水法难溶于水或微溶于水，又不与水反应的
3、气体O2、H2、NO、CO等排空气法向上排空气法密度大于空气且不与空气中的成分反应Cl2、SO2、NO2、CO2向下排空气法密度小于空气且不与空气中的成分反应H2、NH34.尾气的处理方法一般根据气体的相关性质，使其转化为非气态物质或无毒物质，如酸性有毒气体用碱溶液吸收，可燃性气体用点燃等措施。常见的尾气处理装置(见下图a、b、c)(1)实验室制取Cl2时，尾气的处理可采用b装置。(2)制取CO时，尾气处理可采用ac装置。(3)制取H2时，尾气处理可采用ac装置。二、气体制备实验中仪器的连接1常见气体制备装置的连接(1)Cl2的实验室制备(2)SO2的实验室制备(3)NH3的实验室制备2按气体
4、流向连接实验装置的思维流程(2021江苏南通调研)根据实验目的设计如下装置的连接中，正确的是()A制备收集C2H4：连接acgB制备收集NO：连接bcedC制备收集NH3：连接bdecD制备收集Cl2：连接afcedD制备C2H4没有控制温度的温度计，A项错误；NO与O2反应，不能用排空气法收集，B项错误；浓硫酸吸收多余的NH3，易产生倒吸，C项错误；饱和食盐水除去HCl气体，浓硫酸吸收水蒸气，碱石灰吸收多余的Cl2，D项正确。(2021安徽芜湖检测)二氧化氯(ClO2)是极易溶于水且不与水发生化学反应的黄绿色气体，沸点为11 ，可用于处理含硫废水。实验室制备二氧化氯的装置如图所示：已知：SO
5、22NaClO3H2SO4=2ClO22NaHSO4。(1)装置A中反应的化学方程式为_。(2)欲收集ClO2，选择图中的装置，其连接顺序为a_(按气流方向，用小写字母表示)。(3)装置D的作用是_。解析(1)装置A中Cu与浓硫酸反应制备二氧化硫，化学方程式为Cu2H2SO4(浓)CuSO4SO22H2O。(2)二氧化硫从a进入装置B中反应，为防止倒吸，故应在之前有安全瓶，则agh，为反应充分，故再连接B装置中的b，二氧化氯沸点较低，故在D中冰水浴收集，为充分冷却，便于收集，故连接e，最后用NaOH溶液吸收未反应完的二氧化硫，防止污染空气，连接顺序为：aghbcefd。(3)装置D的作用为冷凝
6、并收集ClO2。答案(1)Cu2H2SO4(浓)CuSO4SO22H2O(2)ghbcefd(3)冷凝并收集ClO21(2021吉林长春检测)下列装置及药品和实验室制备的气体相匹配的是()A甲装置用来制备氧气B乙装置用来尾气处理氯化氢气体C丙装置用来制取氯气D丁装置中盛有碱石灰用来干燥二氧化碳气体C制备氧气一般用KMnO4受热分解或加热KClO3和MnO2混合物，试管口略向下倾斜；若用H2O2制备O2，用MnO2作催化剂，不需要加热，A项错误；HCl极易溶于水，因此需要防止倒吸，该装置缺少防倒吸，B项错误；用MnO2和浓盐酸在加热条件下制取Cl2，符合实验要求，C项正确；碱石灰是NaOH和Ca
7、O的混合物，CO2属于酸性氧化物，因此干燥CO2不能用碱石灰干燥，D项错误。2(2021江西九江联考)氢化钙固体是登山运动员常用的能源提供剂。某兴趣小组拟选用如下装置制备氢化钙，下列说法中不正确的是()A实验开始时，先通H2后加热，结束时，先停止加热，后停止通H2B中盛放的试剂可能为碱石灰C装置不能用于KMnO4和浓盐酸制备Cl2D实验后，取出少量中固体加入含有酚酞的水中，若变红，证明有CaH2生成D由于加热时Ca与O2反应生成CaO，故实验开始时，先打开K1通入H2，排出装置内的空气，再点燃酒精灯加热，实验结束时，先停止加热，待冷却后再停止通入H2，A项正确；装置用于除去H2中混有的HCl、
8、H2O(g)，故盛放的试剂是碱石灰，B项正确；KMnO4易溶于水，KMnO4与浓盐酸利用装置反应制备Cl2，不能控制反应速率，C项正确；Ca、CaH2与H2O反应均生成Ca(OH)2和H2, 滴加酚酞后溶液变成红色，不能据此判断是否有CaH2生成，D项错误。3(2021山东日照调研)某学习小组选用如图所示装置制备Cl2、验证氯水的漂白性、Cl2的氧化性并进行收集(夹持装置略去)。下列说法正确的是()A用KMnO4和浓盐酸制备Cl2时，可替代B中通入Cl2使品红溶液褪色后，加热可恢复红色C中加入KI溶液和CCl4，可验证Cl2的氧化性D用于收集Cl2，a管为进气口CKMnO4易溶于水，用KMnO
9、4和浓盐酸制备Cl2时，装置通过控制滴加浓盐酸的速率控制反应的快慢，若用可替代，则不能控制反应的速率，A错误；中通入Cl2使品红溶液褪色后，加热不能恢复红色，B错误；中加入KI溶液和CCl4，Cl2将KI氧化生成I2，I2易溶于CCl4而使有机物呈紫红色，则Cl2具有氧化性，C正确；Cl2的密度大于空气的密度，若用装置收集Cl2，应将Cl2从长导管(b管)通入集气瓶的底部，D错误。4(2021福建福州检测)氯化氨基汞Hg(NH2)Cl是祛斑霜中常用的添加剂，可由反应：Hg2NH3Cl2=Hg(NH2)ClNH4Cl制备，某学习小组在实验室中利用下列装置制备氯化氨基汞，回答下列问题：(1)A中发
10、生反应的离子方程式为_。(2)F中发生反应的化学方程式为_。(3)盛装碱石灰的仪器名称为_，其作用为_。(4)整个装置的仪器连接顺序为A_(装置不能重复使用)。该实验的不足之处是_。(5)E中短导管a通入的气体是_，导管a、b采用长短不同的原因是_。(6)氯化氨基汞产品中氯化氨基汞的含量测定：称取a g样品，加入水及稀硫酸溶解向溶解后的溶液中加入0.1 mol/L KI溶液，立即出现橙红色沉淀，继续滴加KI溶液至沉淀消失，溶液呈无色已知Hg22I=HgI2(橙红色)，HgI22I=HgI(无色)，共消耗V mL KI溶液，测定产品中氯化氨基汞的质量分数为_。解析(1)装置A中MnO2与浓盐酸在
11、加热条件下反应生成MnCl2、Cl2和H2O，离子方程式为MnO24H2ClMn22H2OCl2。(2)浓氨水滴加到CaO中，二者反应生成NH3和Ca(OH)2，化学方程式为NH3H2OCaO=NH3Ca(OH)2。(3)盛装碱石灰的仪器名称为U形管，用于干燥氨气，除去水蒸气。(4)根据装置的作用及气体流向连接仪器，A制取Cl2，B除去水分，C干燥NH3，D除去Cl2中HCl，E制取Hg(NH2)Cl，F制取NH3，故整个装置的仪器连接顺序为ADBECF。装置E中玻璃管与大气相通，而过量的Cl2、NH3都能污染环境，故实验装置的不足之处是缺少尾气处理装置。(5)氯气的密度大于空气，氨气的密度小
12、于空气，采用逆流原理，使氨气、汞充分混合，故E中短导管a通入的气体是Cl2。(6)根据题给反应得出关系式：Hg(NH2)ClHg24I HgI，则有nHg(NH2)Cl1/4n(I)1/4V103 L0.1 mol/L，mHg(NH2)Cl1/4V1030.1 mol252.5 g/mol100%。答案(1)MnO24H2ClMn22H2OCl2(2)NH3H2OCaO=NH3Ca(OH)2(3)U形管干燥氨气(4)DBECF无尾气处理装置(5)氯气氯气的密度大于空气，氨气的密度小于空气，采用逆流原理，使氨气、汞充分混合(6)100%章末综合检测(四)非金属及其化合物一、选择题：本题包括10小
13、题，每小题只有一个选项最符合题意。1(2021安徽蚌埠质检)化学反应的原理应用在疫情防控中发挥着重要作用，下列说法不正确的是()A二氧化氯可用于自来水消毒B碘酒中的碘因有还原性而起到杀菌消毒作用C医用防护口罩的材料之一是聚丙烯，聚丙烯属于高分子材料D84消毒液和酒精混合消毒作用减弱，可能发生了复杂的化学反应BClO2具有强氧化性，可使细菌体内蛋白质发生变性，可用于自来水消毒，A项正确；碘酒中I2具有氧化性，起到杀菌消毒作用，B项错误；聚丙烯是丙烯发生加聚反应生成的高分子材料，C项正确；84消毒液中NaClO具有强氧化性，乙醇具有还原性，混合使用发生复杂反应，消毒作用减弱，D项正确。2(2021
14、山西大同调研)下列所示的物质间转化在给定条件下均能实现的是()ANaBr (aq)Br2(aq)I2(aq)BNaCl (aq)Cl2(g)漂白粉(s)CFeS2SO2H2SO4DSiO2H2SiO3Na2SiO3A将Cl2通入石灰乳中制取漂白粉，不能使用石灰水，B项错误；SO2与水反应生成H2SO3，C项错误；SiO2不溶于水，也不能与水发生反应，D项错误。3(2021江西奉新一中检测)下列关于实验室制取Cl2的说法正确的是()A将混有HCl杂质的Cl2通过盛有饱和NaHCO3溶液的洗气瓶除去杂质B实验室制取Cl2，浓盐酸起到酸性和氧化剂作用C实验室用如图装置除去Cl2中的少量HClD实验室
15、制备Cl2，可用排饱和食盐水集气法收集DHCl与饱和NaHCO3溶液反应生成CO2，应通过盛有饱和食盐水的洗气瓶除杂，A项错误；利用MnO2和浓盐酸制取Cl2，浓盐酸起到酸性和还原剂作用，B项错误；除去Cl2中的少量HCl，应将混合气体从长管通过盛有饱和食盐水的洗气瓶，C项错误；Cl2不易溶于饱和食盐水，故实验室可采用排饱和食盐水的方法收集Cl2，D项正确。4(2021安徽师大附中检测)用下列实验装置进行相应实验，能达到实验目的的是(夹持装置未画出)()A用装置甲检验溶液中是否有KB用装置乙制取并收集少量NH3C用装置丙进行喷泉实验D用装置丁加热熔融NaOH固体B检验溶液中是否含K，要透过蓝色
16、钴玻璃观察火焰的颜色，A项错误；Cl2在饱和NaCl溶液中的溶解度较小，不易产生压强差，故不能进行喷泉实验，C项错误；瓷坩埚中含SiO2，高温下可与NaOH反应，故不能加热熔融NaOH固体，D项错误。5(2021河南信阳检测)利用某分子筛作催化剂，NH3可脱除废气中的NO和NO2，生成两种无毒物质，其反应历程如图所示，下列说法正确的是()AX是N2B汽车尾气中含有的氮氧化合物是由于汽油燃烧产生的CNH中含有非极性共价键D上述历程的总反应为：2NH3NONO22N23H2OD由图可知，生成X的反应为(NH4)2(NO2)2NO(NH4)(HNO2)XH，据原子守恒推知，X是N2和H2O，A项错误
17、；汽油是烃的混合物，燃烧不产生氮氧化物，NOx是由空气中N2高温下氧化产生，B项错误；NH中只含极性键(NH键)，C项错误；由图可知，NH3、NO2和NO是反应物，N2、H2O是生成物，结合守恒规律写出总反应，D项正确。6(2021黑龙江哈尔滨师大附中检测)用右图所示装置进行下列实验，实验结果与预测的现象不一致的是()选项中的物质中的物质预测中现象A淀粉碘化钾溶液浓硝酸无明显现象B酚酞溶液浓盐酸无明显现象C氯化铝溶液浓氨水有白色沉淀D湿润红纸条饱和氯水红纸条褪色A浓硝酸挥发出的HNO3进入中淀粉KI溶液，将I氧化为I2而使溶液变蓝，A项错误；浓盐酸挥发出HCl进入酚酞溶液，溶液不变色，B项正确
18、；浓氨水挥发出NH3进入氯化铝溶液，反应生成Al(OH)3白色沉淀，C项正确；饱和氯水挥发出Cl2溶于湿润红纸条中，并与水反应生成HCl、HClO，HClO使红纸条漂白褪色，D项正确。7(2020山东枣庄二模)防治污染要坚决打好蓝天、碧水、净土三大保卫战。某工厂拟综合处理含NH废水和工业废气(主要含N2、CO2、SO2、NO、CO，不考虑其他成分)，设计了如下流程：下列说法正确的是()A固体1的成分是CaCO3、CaSO3B向气体1中通入的空气可以过量C捕获剂所捕获的气体主要是COD处理含NH废水时，发生的反应为NH5NO4H=6NO4H2OC工业废气通过过量石灰乳，故固体1的成分是CaCO3
19、、CaSO3及过量的Ca(OH)2，A项错误；向气体1中通入空气不能过量，否则生成NO，B项错误；气体2是CO和N2混合气体，N2是无污染气体，故捕获剂所捕获的是CO，C项正确；处理含NH废水时，NH与NO反应生成N2，D项错误。8(2020河南部分重点校联考)氮化铬(CrN)常用作薄膜涂层。实验室制备氮化铬的反应原理为CrCl3NH3CrN3HCl，装置如图所示(注：没食子酸可以吸收少量氧气)：下列说法正确的是()A装置中的生石灰可以换成浓硫酸B装置中产生的尾气冷却后有固体生成C装置中的药品为无水氯化钙D装置的作用是去除氧气，可将Na2SO3固体换为没食子酸溶液B装置用于产生NH3，浓氨水滴
20、入浓硫酸中生成(NH4)2SO4，不能产生NH3，A项错误；的尾气中含有生成的HCl和未反应的NH3，冷却后可生成NH4Cl固体，B项正确；无水氯化钙可与NH3生成CaCl28NH3，不能用于干燥NH3，C项错误；装置中盛有没食子酸溶液，气体无法通过，D项错误。9(2021广西南宁二中检测)下图的每一方格中表示有关的一种反应物或生成物，其中A、C、D、E为无色气体，F为红棕色气体。下列说法不正确的是()AM可能是纯净物或混合物B用蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近瓶口可以检验C气体是否收集满CF与水的反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为21DD在一定条件下可以与C发生置换反应CM能与盐酸、NaOH溶液反应
21、，分别产生气体A、C，A与Na2O2反应产生气体D，则D是O2；C与D(O2)发生催化氧化生成气体E，E与D(O2)反应生成红棕色气体F，则F是NO2，E是NO。F与H2O反应生成G，则G是HNO3；浓硝酸与木条加热生成NO2、CO2和H2O，则A是CO2，C是NH3，从而推知M可能是(NH4)2CO3、NH4HCO3，或二者混合物，A项正确。浓盐酸挥发出的HCl与NH3反应生成NH4Cl固体，产生白烟，可用于检验NH3是否收集满，B项正确。NO2与水反应生成HNO3和NO，氧化剂和还原剂都是NO2，其比值为12，C项错误；一定条件下，NH3和O2发生置换反应可生成N2、H2O，D项正确。10
22、(2021辽宁东北育才学校检测)在通风橱中进行下列实验：步骤现象Fe表面产生大量无色气泡，液面上方变为红棕色Fe表面产生少量红棕色气泡后，迅速停止下列说法中正确的是()A中气体由无色变红棕色的化学方程式为2NOO2=2NO2B中的现象说明常温下铁与浓硝酸不发生反应C过量铁与稀硝酸反应生成硝酸铁D对比、中现象，说明稀HNO3的氧化性强于浓HNO3A无色NO遇氧气生成红棕色气体NO2，中气体由无色变红棕色的化学方程式为2NOO2=2NO2，A项正确；中是Fe 在 HNO3中的钝化现象，Fe在冷的浓HNO3中钝化，并非不发生反应，B项错误；铁与稀硝酸反应生成硝酸铁，过量铁把硝酸铁还原为硝酸亚铁，C项
23、错误；硝酸的浓度越大，其氧化性越强，浓硝酸氧化性大于稀硝酸，D项错误。二、非选择题：本题包括3个小题。11(2021山东师大附中检测)我国“蓝天保卫战”成果显著，肆虐的雾霾逐渐被遏止。科学家研究发现含氮化合物和含硫化合物在形成雾霾时与大气中的氨有关，转化关系如图所示：回答下列问题：(1)从物质分类的角度看，图中的物质属于酸性氧化物的有_(写化学式)。(2)图中物质溶于水溶液呈碱性的是_。(3)写出SO2转化为SO3的化学方程式_。(4)工业上利用氨气制备一氧化氮，反应的化学方程式为_。(5)实验室长期保存浓硝酸，需使用棕色试剂瓶，并放置在阴凉处，其原因为_(用化学方程式表示)。(6)氨气与一氧
24、化氮(NO)在一定条件下反应可生成对空气无污染的物质，该反应的化学方程式为_。解析(1)酸性氧化物是指与碱反应只生成一种盐和水的氧化物，SO2、SO3和N2O5都是酸性氧化物。(4)NH3在催化剂作用下被O2氧化生成NO和H2O，结合得失电子守恒和原子守恒写出化学方程式。(6)氨气与一氧化氮(NO)在一定条件下反应可生成对空气无污染的物质，结合原子守恒推知，产物为N2和H2O，结合得失电子守恒和原子守恒写出化学方程式。答案(1)N2O5、SO2、SO3(2)NH3(3)2SO2O22SO3(4)4NH35O24NO6H2O(5)4HNO34NO2O22H2O(6)4NH36NO5N26H2O1
25、2(2021天津滨海新区四校联考)利用元素的化合价推测物质的性质是化学研究的重要手段。如图是硫元素的常见化合价与部分物质类别的对应关系：(1)X的浓溶液与碳在一定条件下可以发生反应，体现了X的_性。(2)从硫元素化合价变化的角度分析，图中只有还原性的物质有_(填化学式)。(3)将H2S与SO2混合可生成淡黄色沉淀。该反应中氧化产物与还原产物的物质的量之比为_。(4)配平下列反应：Na2S_Na2SO3_H2SO4=_Na2SO4_S_H2O(5)如图是验证SO2性质的实验装置。.二氧化硫具有：漂白性、酸性氧化物性质、还原性、氧化性，上述装置中对应表现出的性质是：A中_(填序号，下同)；B中_；
26、C中_。.D装置的作用是_。解析(1)X是H2SO4，浓硫酸与碳在加热时反应生成SO2、CO2和H2O，浓硫酸体现其强氧化性。(2)S元素显2价时，含硫物质只具有还原性，如H2S、Na2S等。(4)Na2S中2价S被氧化为0价，Na2SO3中4价S被还原为0价，H2SO4中S元素未变价，根据得失电子守恒和原子守恒配平可得：2Na2SNa2SO33H2SO4=3Na2SO43S3H2O。答案(1)强氧化(2)H2S、Na2S(3)21(4)213333(5).吸收SO2尾气，防止污染空气13(2021河北衡水中学调研)人类农业生产离不开氮肥，科学合理使用氮肥，不仅能提高化肥的使用率，而且能够更好
27、地保护环境，请回答下列问题：(1)将N2转化为含氮化合物的过程称为氮的固定。人工固氮，将N2NH3, N2发生_反应。自然界固氮，可将少量N2转化为Ca(NO3)2等氮肥，转化途径如下(转化所需试剂及条件已略去)：N2NONO2HNO3Ca(NO3)2写出NONO2HNO3的化学方程式_、_。将HNO3转化为Ca(NO3)2，列举三种不同类别的化合物M_(写化学式)。(2)科学合理地保存、施用氮肥NH4HCO3需阴凉处保存，原因是_(写化学方程式)。铵态氮肥不能与碱性肥料混合使用，以NH4Cl为例写出发生反应的离子方程式_。(3)过度施用氮肥将导致大气中NH3含量增高，加剧雾霾的形成。(NH4
28、)2SO4是雾霾的成分之一，其形成过程如下图所示(转化所需试剂及条件已略去)：X可能是_。 Y是_。尿素CO(NH2)2是一种常用化肥，缓慢与H2O发生非氧化还原反应释放出NH3则尿素中C元素化合价为_。解析(1)NO被O2氧化为NO2，NO2与H2O反应生成HNO3；HNO3与 CaO、Ca(OH)2、CaCO3等反应生成Ca(NO3)2。(2)铵态氮肥不能与碱性肥料混合使用，混合施用时，NH与OH反应生成NH3H2O，会释放出NH3，降低肥效。(3)燃料燃烧产生SO2，SO2与水反应生成H2SO3，H2SO3被氧化生成H2SO4，H2SO4与NH3反应生成(NH4)2SO4。 尿素CO(NH2)2是一种常用化肥，缓慢与H2O发生非氧化还原反应释放出NH3，则尿素中O、N和H元素的化合价分别为2、3和1，根据各元素化合价代数和为0推知，尿素中C元素的化合价为4。答案(1)还原2NOO2= 2 NO23NO2H2O = 2HNO3NOCaO、Ca(OH)2、CaCO3(2)NH4HCO3NH3CO2H2ONHOH=NH3H2O(或NH3H2O)(3)SO3、H2SO3 H2SO4415
