Question

7．實驗室常用的幾種氣體發(fā)生裝置如圖甲A、B、C所示：
（1）實驗室可以用B或C裝置制取氨氣，如果用C裝置，檢查C裝置氣密性是否良好的操作方法是在導管上接一橡皮管，用止水夾夾住橡皮管，打開分液漏斗上口的玻璃塞，向分液漏斗中注水，若一段時間，水不再滴下，則證明氣密性完好．
若用B裝置制取氨氣，用化學方程式表示制取氨氣的反應原理2NH₄Cl+Ca（OH）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl₂+2NH₃+2H₂O．
（2）若用KMnO₄與濃鹽酸反應制取氯氣，應選用的氣體發(fā)生裝置是C，用離子方程式表示制取氯氣的反應原理2MNO₄-+16H⁺+10Cl-=5Cl₂+Mn²⁺8H₂O．
（3）若用A裝置與D裝置相連制取收集X氣體，則X可能是下列氣體中的③
①CO₂ ②NO ③Cl₂ ④H₂  其中在D裝置連接小燒杯目的是吸收尾氣防止產(chǎn)生污染
（4）如圖乙是某同學設計收集氨氣的幾種裝置，其中可行的是d．
（5）某興趣小組同學模擬工業(yè)上用離子交換膜法制燒堿的方法，設想用如圖丙裝置電解硫酸鉀溶液來制取氫氣、氧氣、硫酸和氫氧化鉀．
①該電解槽的陽極反應式為4OH^--4e-=2H₂O+O₂．
②得到的硫酸從A（填A，或D）排放出．
③此時通過陰離子交換膜的離子數(shù)小于（填大于，小于或等于）通過陽離子交換膜的離子數(shù)．
④若將制得的氫氣、氧氣和氫氧化鉀溶液組合為氫氧燃料電池，則電池負極的電極反應式為H₂-2e-+2OH-=2H₂O．

Answer 1

分析 （1）檢查裝置氣密性的方法是利用壓強變化和液面變化來設計檢驗；B裝置制取氨氣，為固體與固體加熱制備氣體裝置；
（2）KMnO₄與濃鹽酸反應制取氯氣，選擇裝置我固體與液體不加熱；高錳酸鉀與濃鹽酸常溫下反應生成氯化鉀、氯化錳、氯氣和水；
（3）若用A裝置與D裝置相連制取收集X氣體，制取氣體的特點為：反應物為固體與液體加熱，密度大于空氣密度，且氣體可利用濃硫酸干燥，需要尾氣處理；氯氣有毒，直接排放能夠引起空氣污染，應進行尾氣處理，氯氣與氫氧化鈉反應生成氯化鈉、次氯酸鈉和水；
（4）依據(jù)氨氣密度小于空氣密度，極易溶于水選擇合適的收集裝置；
（5）①電解時，溶液中的氫氧根離子的放電能力大于硫酸根離子的放電能力，陽極上失電子發(fā)生氧化反應；
②電解硫酸鉀溶液，陽極氫氧根離子失去電子發(fā)生氧化反應，生成氫離子，硫酸根離子為陰離子，移向陽極，據(jù)此判斷硫酸出口；
③根據(jù)陰陽離子的移動方向，通過相同電量時，陰陽離子交換的個數(shù)判斷；
④燃料原電池中，負極上還原劑失去電子發(fā)生氧化反應，寫出相應的電極反應式，注意結合電解質(zhì)溶液的酸堿性書寫．

解答 解：（1）檢查裝置氣密性的方法是利用壓強變化和液面變化來設計檢驗，檢查C裝置氣密性是否良好的操作方法是：在導管上接一橡皮管，用止水夾夾住橡皮管，打開分液漏斗上口的玻璃塞，向分液漏斗中注水，若一段時間，水不再滴下，則證明氣密性完好；
采用B裝置制備氨氣時應選擇用氫氧化鈣和氯化銨固體加熱反應，反應方程式：Ca（OH）₂+2NH₄Cl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O；
故答案為：在導管上接一橡皮管，用止水夾夾住橡皮管，打開分液漏斗上口的玻璃塞，向分液漏斗中注水，若一段時間，水不再滴下，則證明氣密性完好；
2NH₄Cl+Ca（OH）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl₂+2NH₃+2H₂O；
（2）KMnO₄與濃鹽酸反應制取氯氣，選擇裝置我固體與液體不加熱，所以應選擇裝置C；
高錳酸鉀與濃鹽酸反應生成氯化鉀、氯化錳、氯氣和水，離子方程式：2MnO₄^-+16H⁺+10Cl^-=2Mn²⁺+5Cl₂↑+8H₂O，
故答案為：C；2MnO₄^-+16H⁺+10Cl^-=2Mn²⁺+5Cl₂↑+8H₂O；
（3）若用A裝置與D裝置相連制取收集X氣體，制取氣體的特點為：反應物為固體與液體加熱，密度大于空氣密度，且氣體可利用濃硫酸干燥，需要尾氣處理；
①．制取CO₂時不需要加熱也不不必處理尾氣，故錯誤；
②．NO不能用排空氣法收集，故錯誤；
③．二氧化錳與濃鹽酸加熱生成氯氣，氯氣密度大于空氣密度，能夠用濃硫酸干燥，氯氣可以用氫氧化鈉溶液吸收尾氣，故正確；
④．氫氣密度小于空氣 密度，故錯誤；
氯氣有毒，直接排放能夠引起空氣污染，應進行尾氣處理，氯氣與氫氧化鈉反應生成氯化鈉、次氯酸鈉和水，
故選：③；吸收尾氣防止產(chǎn)生污染；
（4）氨氣密度小于空氣密度，極易溶于水，應選擇向下排氣法收集，不能用排水法收集，收集不能用密封裝置，所以只有d符合題意；
故選：d；
（5）①電解時，陽極上失電子發(fā)生氧化反應，溶液中的氫氧根離子的放電能力大于硫酸根離子的放電能力，所以陽極上氫氧根離子失電子生成水和氧氣4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，
故答案為：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑；
②電解硫酸鉀溶液，陽極氫氧根離子失去電子發(fā)生氧化反應，生成氫離子，硫酸根離子為陰離子，移向陽極，所以硫酸應從A口出；
故答案為：A；
③陽極氫氧根離子放電，因此硫酸根離子向陽極移動，陰極氫離子放電，因此鈉離子向陰極移動，所以通過相同電量時，通過陰離子交換膜的離子數(shù)小于通過陽離子交換膜的離子數(shù)；故答案為：小于；
④燃料原電池中，燃料在負極上失電子發(fā)生氧化反應，生成氫離子，電解質(zhì)溶液為氫氧化鉀溶液，所以氫氣在負極上失去電子和氫氧根離子結合生成水，電極反應式為H₂-2e-+2OH-=2H₂O，
故答案為：H₂-2e-+2OH-=2H₂O．

點評 本題考查了氣體的實驗室制備和裝置的應用，考查了原電池和電解池原理，明確氣體制備原理、原電池和電解池工作原理是解題關鍵，注意電極反應式書寫應考慮電解質(zhì)溶液性質(zhì)，題目難度中等．