Question

7．实验室常用的几种气体发生装置如图甲A、B、C所示：
（1）实验室可以用B或C装置制取氨气，如果用C装置，检查C装置气密性是否良好的操作方法是在导管上接一橡皮管，用止水夹夹住橡皮管，打开分液漏斗上口的玻璃塞，向分液漏斗中注水，若一段时间，水不再滴下，则证明气密性完好．
若用B装置制取氨气，用化学方程式表示制取氨气的反应原理2NH₄Cl+Ca（OH）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl₂+2NH₃+2H₂O．
（2）若用KMnO₄与浓盐酸反应制取氯气，应选用的气体发生装置是C，用离子方程式表示制取氯气的反应原理2MNO₄-+16H⁺+10Cl-=5Cl₂+Mn²⁺8H₂O．
（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③
①CO₂ ②NO ③Cl₂ ④H₂  其中在D装置连接小烧杯目的是吸收尾气防止产生污染
（4）如图乙是某同学设计收集氨气的几种装置，其中可行的是d．
（5）某兴趣小组同学模拟工业上用离子交换膜法制烧碱的方法，设想用如图丙装置电解硫酸钾溶液来制取氢气、氧气、硫酸和氢氧化钾．
①该电解槽的阳极反应式为4OH^--4e-=2H₂O+O₂．
②得到的硫酸从A（填A，或D）排放出．
③此时通过阴离子交换膜的离子数小于（填大于，小于或等于）通过阳离子交换膜的离子数．
④若将制得的氢气、氧气和氢氧化钾溶液组合为氢氧燃料电池，则电池负极的电极反应式为H₂-2e-+2OH-=2H₂O．

Answer 1

分析 （1）检查装置气密性的方法是利用压强变化和液面变化来设计检验；B装置制取氨气，为固体与固体加热制备气体装置；
（2）KMnO₄与浓盐酸反应制取氯气，选择装置我固体与液体不加热；高锰酸钾与浓盐酸常温下反应生成氯化钾、氯化锰、氯气和水；
（3）若用A装置与D装置相连制取收集X气体，制取气体的特点为：反应物为固体与液体加热，密度大于空气密度，且气体可利用浓硫酸干燥，需要尾气处理；氯气有毒，直接排放能够引起空气污染，应进行尾气处理，氯气与氢氧化钠反应生成氯化钠、次氯酸钠和水；
（4）依据氨气密度小于空气密度，极易溶于水选择合适的收集装置；
（5）①电解时，溶液中的氢氧根离子的放电能力大于硫酸根离子的放电能力，阳极上失电子发生氧化反应；
②电解硫酸钾溶液，阳极氢氧根离子失去电子发生氧化反应，生成氢离子，硫酸根离子为阴离子，移向阳极，据此判断硫酸出口；
③根据阴阳离子的移动方向，通过相同电量时，阴阳离子交换的个数判断；
④燃料原电池中，负极上还原剂失去电子发生氧化反应，写出相应的电极反应式，注意结合电解质溶液的酸碱性书写．

解答 解：（1）检查装置气密性的方法是利用压强变化和液面变化来设计检验，检查C装置气密性是否良好的操作方法是：在导管上接一橡皮管，用止水夹夹住橡皮管，打开分液漏斗上口的玻璃塞，向分液漏斗中注水，若一段时间，水不再滴下，则证明气密性完好；
采用B装置制备氨气时应选择用氢氧化钙和氯化铵固体加热反应，反应方程式：Ca（OH）₂+2NH₄Cl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O；
故答案为：在导管上接一橡皮管，用止水夹夹住橡皮管，打开分液漏斗上口的玻璃塞，向分液漏斗中注水，若一段时间，水不再滴下，则证明气密性完好；
2NH₄Cl+Ca（OH）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl₂+2NH₃+2H₂O；
（2）KMnO₄与浓盐酸反应制取氯气，选择装置我固体与液体不加热，所以应选择装置C；
高锰酸钾与浓盐酸反应生成氯化钾、氯化锰、氯气和水，离子方程式：2MnO₄^-+16H⁺+10Cl^-=2Mn²⁺+5Cl₂↑+8H₂O，
故答案为：C；2MnO₄^-+16H⁺+10Cl^-=2Mn²⁺+5Cl₂↑+8H₂O；
（3）若用A装置与D装置相连制取收集X气体，制取气体的特点为：反应物为固体与液体加热，密度大于空气密度，且气体可利用浓硫酸干燥，需要尾气处理；
①．制取CO₂时不需要加热也不不必处理尾气，故错误；
②．NO不能用排空气法收集，故错误；
③．二氧化锰与浓盐酸加热生成氯气，氯气密度大于空气密度，能够用浓硫酸干燥，氯气可以用氢氧化钠溶液吸收尾气，故正确；
④．氢气密度小于空气 密度，故错误；
氯气有毒，直接排放能够引起空气污染，应进行尾气处理，氯气与氢氧化钠反应生成氯化钠、次氯酸钠和水，
故选：③；吸收尾气防止产生污染；
（4）氨气密度小于空气密度，极易溶于水，应选择向下排气法收集，不能用排水法收集，收集不能用密封装置，所以只有d符合题意；
故选：d；
（5）①电解时，阳极上失电子发生氧化反应，溶液中的氢氧根离子的放电能力大于硫酸根离子的放电能力，所以阳极上氢氧根离子失电子生成水和氧气4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，
故答案为：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑；
②电解硫酸钾溶液，阳极氢氧根离子失去电子发生氧化反应，生成氢离子，硫酸根离子为阴离子，移向阳极，所以硫酸应从A口出；
故答案为：A；
③阳极氢氧根离子放电，因此硫酸根离子向阳极移动，阴极氢离子放电，因此钠离子向阴极移动，所以通过相同电量时，通过阴离子交换膜的离子数小于通过阳离子交换膜的离子数；故答案为：小于；
④燃料原电池中，燃料在负极上失电子发生氧化反应，生成氢离子，电解质溶液为氢氧化钾溶液，所以氢气在负极上失去电子和氢氧根离子结合生成水，电极反应式为H₂-2e-+2OH-=2H₂O，
故答案为：H₂-2e-+2OH-=2H₂O．

点评 本题考查了气体的实验室制备和装置的应用，考查了原电池和电解池原理，明确气体制备原理、原电池和电解池工作原理是解题关键，注意电极反应式书写应考虑电解质溶液性质，题目难度中等．