Question

10．某化學(xué)小組利用以下裝置制備氨氣、氯氣以及LiH固體．

（1）為制備干燥的氨氣，可將裝置C與D（填裝置編號(hào)）連接；裝置C中的燒瓶?jī)?nèi)加入的固體宜選用a．（填選項(xiàng)字母）
a．生石灰  b．氯化鈣  c．五氧化二磷
（2）連接裝置A、E、E可制取純凈、干燥的氯氣，則兩個(gè)E裝置內(nèi)的藥品依次是飽和食鹽水、濃硫酸；裝置A中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為2Cl^-+MnO₂+4H⁺$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O．
（3）該小組準(zhǔn)備利用上述部分裝置制備LiH固體．可選用的藥品有：金屬鋰、鋅粒、稀鹽酸、濃硫酸、堿石灰．已知：氫化鋰（LiH）在干燥的空氣中能穩(wěn)定存在，遇水或酸能引起燃燒．設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案如下：
①儀器裝置連接順序?yàn)锽→D→F→E，加入藥品前首先要進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)操作是檢驗(yàn)裝置的氣密性（不必寫出具體的操作方法）；加入藥品后，其中裝置D的作用是除去H₂中的H₂O和HCl．
②通入一段時(shí)間氫氣后加熱石英管，在加熱F處的石英管之前，必須進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)操作是收集F處排出的氣體并檢驗(yàn)H₂純度．
③加熱一段時(shí)間后停止加熱，繼續(xù)通氫氣冷卻，然后取出LiH，裝入氮封的瓶里，保存于暗處．采取上述操作的目的是為了避免LiH與空氣中的水蒸氣接觸而發(fā)生危險(xiǎn)．完成LiH與水反應(yīng)的化學(xué)方程式LiH+H₂O=LiOH+H₂↑．
④準(zhǔn)確稱量制得的產(chǎn)品0.11g，在一定條件下與足量水反應(yīng)后，共收集到氣體291.2mL（已換算成標(biāo)準(zhǔn)狀況），則產(chǎn)品中LiH與Li的物質(zhì)的量之比為6：1．

Answer 1

分析 （1）C裝置是不需要加熱制備氨氣的裝置，利用濃氨水滴入生石灰產(chǎn)生氨氣，生石灰與水反應(yīng)生成氫氧化鈣，同時(shí)放出大量的熱；氫氧化鈉溶于水放出大量的熱，能夠促進(jìn)氨氣的揮發(fā)，用堿石灰干燥氨氣，選擇裝置D；
（2）依據(jù)制備氯氣裝置是利用二氧化錳和濃鹽酸加熱反應(yīng)，生成氯化錳、氯氣和水，生成的氯氣中含有氯化氫和水蒸氣，通過飽和食鹽水除去氯化氫，通過濃硫酸除去水蒸氣；（3）氫氣和鋰發(fā)生反應(yīng)生成LiH，制備LiH固體需要制備氫氣，LiH在干燥的空氣中能穩(wěn)定存在，遇水或酸能夠引起燃燒，所以制備得到的氫氣必須干燥純凈，利用B裝置制備氫氣，用裝置D中的堿石灰除去氫氣中的氯化氫和水蒸氣，通入裝置F中加熱和鋰反應(yīng)生成氫化鋰，最后連接裝置E，防止空氣中的水蒸氣和二氧化碳進(jìn)入裝置F和生成的氫化鋰發(fā)生反應(yīng)．
①制備氣體裝置，加入藥品前首先要進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)操作是：檢驗(yàn)裝置氣密性，裝置D中應(yīng)選擇藥品為堿石灰，除去H₂中的H₂O和HCl，防止干擾實(shí)驗(yàn)；
②使用前應(yīng)通入一段時(shí)間氫氣，排盡裝置內(nèi)的空氣，防止加熱時(shí)氫氣不純發(fā)生爆炸危險(xiǎn)；
③氫化鋰與足量的水反應(yīng)生成氫氣和氫氧化鋰；
④設(shè)LiH與Li的物質(zhì)的量分別為xmol、ymol，根據(jù)方程式表示出生成氫氣的物質(zhì)的量，再根據(jù)二者總質(zhì)量、氫氣總體積列方程計(jì)算解答．

解答 解：（1）C裝置是不需要加熱制備氨氣的裝置，利用濃氨水滴入生石灰產(chǎn)生氨氣，濃氨水中存在平衡：NH₄⁺+OH^-?NH₃•H₂O NH₃+H₂O，加熱或者加熱堿性物質(zhì)能夠促進(jìn)平衡正向移動(dòng)，有利于氨氣的揮發(fā)，而生石灰與水反應(yīng)生成氫氧化鈣，同時(shí)放出大量的熱；氫氧化鈉溶于水放出大量的熱，氫氧化鈣、氫氧化鈉溶于水電離產(chǎn)生氫氧根離子，促進(jìn)平衡向正方向移動(dòng)，有利于氨氣的揮發(fā)，所以為制備干燥的氨氣，可將裝置C（分液漏斗中放濃氨水，圓底燒瓶中放生石灰）與D（用堿石灰干燥氨氣）連接，制備干燥的氨氣，
故答案為：D；a；
（2）二氧化錳在加熱條件下能夠氧化鹽酸生成氯化錳、氯氣和水，離子方程式為：MnO₂+4H⁺+2Cl^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O，生成的氯氣中含有氯化氫和水蒸氣，由于氯氣難溶于飽和食鹽水，通過飽和食鹽水除去氯化氫，通過濃硫酸除去水蒸氣，
故答案為：飽和食鹽水、濃硫酸；2Cl^-+MnO₂+4H⁺$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O；
（3）①制備氣體裝置，加入藥品前首先要進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)操作是：檢驗(yàn)裝置氣密性；裝置D中應(yīng)選擇藥品為堿石灰，堿石灰是氧化鈣和氫氧化鈉的混合物，氧化鈣與水可反應(yīng)，氫氧化鈉可作干燥劑，且與鹽酸能反應(yīng)，所以該裝置的作用是吸收水蒸氣和部分氯化氫氣體，
故答案為：檢驗(yàn)裝置的氣密性；除去H₂中的H₂O和HCl；
②使用前應(yīng)通入一段時(shí)間氫氣，排盡裝置內(nèi)的空氣，防止加熱時(shí)氫氣不純發(fā)生爆炸危險(xiǎn)，在加熱F處的石英管之前，必須進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)操作是：收集F處排出的氣體并檢驗(yàn)H₂純度，
故答案為：收集F處排出的氣體并檢驗(yàn)H₂純度；
③LiH與水反應(yīng)生成LiOH、H₂，反應(yīng)方程式為：LiH+H₂O=LiOH+H₂↑，
故答案為：LiH+H₂O=LiOH+H₂↑； 
④設(shè)LiH與Li的物質(zhì)的量分別為xmol、ymol，則：
LiH+H₂O=H₂↑+LiOH
xmol    xmol
2Li+2H₂O=2LiOH+H₂↑
ymol         0.5y mol
則$\left\{\begin{array}{l}{8x+7y=0.11}\\{22.4（x+0.5y）=0.2912}\end{array}\right.$，
解得x=0.012、y=0.002
故LiH與Li的物質(zhì)的量之比為0.012mol：0.002mol=6：1，
故答案為：6：1．

點(diǎn)評(píng) 本題考查氣體的制備和性質(zhì)實(shí)驗(yàn)，綜合考查了氯氣、氨氣的制備和性質(zhì)，涉及對(duì)裝置及操作的分析評(píng)價(jià)、氣體收集、化學(xué)方程式的計(jì)算等，理解原理是解題關(guān)鍵，題目難度中等．