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2026人教版高中化学必修第二册
实验整合练　常见非金属及其化合物的相关实验
实验1　实验装置分析及试剂的选择
1.(2024湖北荆、荆、襄、宜四地七校期中联考)下图是用于干燥、收集并吸收多余气体的装置,下列方案正确的是(　　)
选项 试剂X 收集气体 试剂Y
A 碱石灰 氯化氢 水
B 碱石灰 氨气 水
C 五氧化二磷 二氧化硫 氢氧化钠溶液
D 氯化钙 一氧化氮 氢氧化钠溶液
2.(2025黑龙江大庆中学月考)实验室制取某些气体的装置如图。下列说法不正确的是(　　)
A.为了防止漏气,使用装置②时,长颈漏斗下端需伸入液面以下
B.用装置组合①④或②③均可以制备并收集氧气
C.装置①的试管中放入NH4Cl固体,可制备NH3
D.用装置组合⑥⑤可以制备并收集氢气,还可以控制反应的发生与停止
3.(2025陕西渭南期末)某学习小组探究浓、稀硝酸氧化性的相对强弱,按如图装置进行实验(夹持仪器已略去)。实验表明,浓硝酸能将NO氧化成NO2,而稀硝酸不能氧化NO。由此得出的结论是浓硝酸的氧化性强于稀硝酸。
可选药品:浓硝酸、3 mol·L-1稀硝酸、蒸馏水、浓硫酸、氢氧化钠溶液。
已知:氢氧化钠溶液不与NO反应,能与NO2反应:2NO2+2NaOH NaNO3+NaNO2+H2O。
(1)该装置加入药品之前应进行的操作是　　　　　　　　　。
(2)装置①中发生反应的化学方程式是　　　　　　　　　　　　。
(3)装置②的作用是　　　　　　　　　　,其中发生反应的化学方程式是　　　　　　　　　　。
(4)实验应避免有害气体排放到空气中,装置③、④中盛放的药品依次是　　　　、　　　。
(5)该小组得出结论所依据的实验现象是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(6)实验结束后,同学们发现装置①中溶液呈绿色,而不显蓝色。甲同学认为是该溶液中硝酸铜的质量分数较高所致,而乙同学认为是该溶液中溶解了生成的气体。同学们分别设计了以下3个实验来判断两种看法是否正确。这些方案中可行的是　　　　(填字母)。
a.加热该绿色溶液,观察颜色变化
b.加水稀释该绿色溶液,观察颜色变化
c.向饱和硝酸铜溶液中通入浓硝酸与铜反应产生的气体,观察颜色变化
实验2　物质制备及性质探究类实验分析
4.(2025河北邢台一中月考)实验室用H2还原SiHCl3(沸点:33 ℃)制备高纯硅的装置如图所示(夹持装置和尾气处理装置略去),下列说法正确的是(　　)
A.装置Ⅱ、Ⅲ中依次盛装的是浓H2SO4、冰水
B.实验时,应先加热管式炉,再打开活塞K
C.为鉴定制得的硅中是否含微量铁单质,需要用到的试剂为盐酸、双氧水、硫氰化钾溶液
D.该实验中制备氢气的装置也可用于稀氢氧化钠溶液与氯化铵固体反应制备氨
5.(2025河南安阳一模)四氮化四硫(S4N4,S为+2价)是重要的硫—氮二元化合物,室温下为橙黄色固体,难溶于水,能溶于CCl4等有机溶剂,可用NH3与SCl2(红棕色液体)反应制备,反应装置如图所示(夹持装置略)。下列说法正确的是(　　)
A.最佳的试剂a为饱和NH4Cl溶液
B.试剂b可为无水氯化钙,用于除去NH3中的水蒸气
C.装置C中的反应现象是液体的红棕色褪去,产生橙黄色固体
D.装置D可以吸收尾气并防止倒吸
6.(2025北京师大附中期中)某实验小组欲通过加热蒸发硝酸钾(KNO3)溶液的方法获得KNO3固体。已知KNO3固体在一定温度下能发生反应:2KNO3 2KNO2+O2↑。为了探究加热蒸发所得固体X中是否含有亚硝酸钾(KNO2),小组同学设计并完成了以下实验。
【查阅资料】
ⅰ.AgNO2是微溶于水的白色(略带黄色)固体;
ⅱ.KNO3、KNO2能在酸性条件下与KI反应,生成I2。
【实验过程】
【分析解释】
(1)KNO2中N的化合价是　　　　价,从化合价的角度预测,KNO2具有的性质是　　　(填字母)。
A.只有氧化性
B.只有还原性
C.既有氧化性,又有还原性
(2)试管①中,观察到有少量白色沉淀生成,该白色沉淀是　　　　(填化学式)。
(3)试管②中,观察到的现象是　　　　　　　　　;KI发生　　　　(填“氧化”或“还原”)反应。
(4)试管③中,观察到新制氯水褪色,利用对比实验排除了稀释对溶液颜色变化的影响。该反应的离子方程式为N+Cl2+H2O N+2Cl-+2H+。该实验选择新制氯水的原因有两个:一是氯水具有强氧化性,二是　　　　　　　　　。
【反思评价】
(5)综合上述实验,甲同学得出以下结论。你认为甲同学所得结论正确的是　　　　(填字母)。
a.从试管②中的现象可得出酸性条件下,氧化性:N>N>I2
b.试管①和③中的实验现象均可以证明固体X中含有KNO2
答案与分层梯度式解析
1.C　HCl是酸性气体,碱石灰是CaO、NaOH的混合物,能与HCl反应,不能用来干燥HCl气体,A不正确;NH3的密度比空气的小,收集NH3时,集气瓶内导管应“短进长出”(破题关键),B不正确;P2O5、SO2都为酸性氧化物,P2O5能干燥SO2,SO2能与NaOH溶液反应,因此多余的SO2可用NaOH溶液吸收,且能防止倒吸,C正确;CaCl2能干燥NO,但NO易与O2反应,不能用排空气法收集NO,D不正确。
2.C　为了防止漏气,使用装置②时,长颈漏斗下端需伸入液面以下,起到液封的作用,A正确。实验室中常用加热高锰酸钾或加热氯酸钾与二氧化锰混合物制备氧气,可选择装置①为制备装置;也可用过氧化氢在二氧化锰的催化作用下制备氧气,可选择装置②为制备装置;氧气的密度比空气的大,可用向上排空气法来收集,氧气不易溶于水,也可用排水法来收集,因此用装置组合①④或②③均可以制备并收集氧气,B正确。加热氯化铵产生气体HCl和NH3,两者在试管口遇冷重新生成氯化铵,C错误。实验室中可用锌粒与稀硫酸反应来制备氢气,所以可用装置⑥,装置⑥中的弹簧夹关闭,固液分离反应停止,弹簧夹打开,固液接触反应进行,能控制反应的发生与停止;氢气的密度比空气的小且常温下不与空气反应,可用⑤收集,D正确。
方法点拨
　　有关气体的制备、净化与收集需要考虑以下几个方面:
(1)一般根据反应物的状态和反应条件等选择合适的制备装置。
(2)根据气体的性质选取洗气装置。除杂试剂选择的依据:被净化的气体和杂质气体性质上的差异,如溶解性、酸碱性、氧化性、还原性等。除杂原则:①不损失被净化的气体;②不引入新的杂质气体;③操作简单,易于分离。
(3)根据气体的密度和水溶性选取收集装置。
3.答案　(1)检验装置的气密性
(2)Cu+4HNO3(浓) Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
(3)将NO2转化为NO　3NO2+H2O 2HNO3+NO
(4)3 mol·L-1稀硝酸　浓硝酸
(5)装置③中液面上方气体仍为无色,装置④中液面上方气体由无色变为红棕色
(6)ac
解析　装置①中铜和浓硝酸反应生成NO2,通过装置②NO2转化为NO,NO通过装置③中的稀硝酸后,无红棕色NO2产生,说明稀硝酸不能氧化NO;NO通过装置④中的浓硝酸后液面的上方会产生红棕色气体,说明浓硝酸能氧化NO;装置⑤是用排水法集气,装置⑥是尾气处理装置。
(1)装置加入药品前应先检验装置的气密性。
(2)装置①中发生的反应为铜和浓硝酸反应生成硝酸铜、水、二氧化氮,化学方程式是Cu+4HNO3(浓) Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O。
(3)根据分析可知,装置②是将NO2转化为NO,反应的化学方程式为3NO2+H2O 2HNO3+NO。
(4)已知浓硝酸能将NO氧化成NO2,而稀硝酸不能氧化NO。根据装置特点和实验目的,装置⑤中是用排水法集气,因为NO不溶于水且不与水发生反应,故NO应从装置③中得到,因此装置③中应该盛放稀硝酸,装置④中应该盛放浓硝酸,装置⑥中可盛放NaOH溶液吸收NO2,故装置③、④中盛放的药品依次是3 mol·L-1稀硝酸、浓硝酸。
(5)装置③中盛放的是3 mol·L-1稀硝酸,装置④中盛放的是浓HNO3,装置②中生成的NO分别通过装置③、④,装置③中液面上方气体仍为无色,装置④中液面上方气体由无色变为红棕色,说明浓硝酸能将NO氧化为NO2,稀硝酸不能氧化NO,则证明浓硝酸的氧化性强于稀硝酸。
(6)加热该绿色溶液,可降低NO2在溶液中的溶解度,且溶液中Cu(NO3)2的质量分数不变,通过观察溶液颜色变化可以判断该溶液呈绿色与其中溶解了NO2是否有关,a正确;若该绿色溶液中溶解了NO2,加水稀释时,溶液中Cu(NO3)2的质量分数、溶解的NO2的浓度均降低,不符合探究实验中的单一变量原则,b错误;向饱和硝酸铜溶液中通入浓硝酸与铜反应产生的气体(NO2),增大NO2的浓度,且溶液中Cu(NO3)2的质量分数不变,可通过观察溶液颜色变化判断该溶液呈绿色与其中溶解了NO2是否有关,c正确。
4.C　本题制备高纯硅,反应H2+SiHCl3 Si+3HCl应在装置Ⅳ中进行,装置Ⅰ的目的是制备氢气,氢气中含有水蒸气,对后续实验产生干扰,必须除去,因此装置Ⅱ的作用是除去氢气中的水蒸气,即装置Ⅱ中盛放浓硫酸,装置Ⅲ的作用是提供SiHCl3气体,因此应在水浴中加热,A错误;实验时应先打开活塞K,通一段时间H2,目的是排出装置中的空气,防止发生危险,B错误;硅单质不与盐酸反应,Fe与盐酸反应生成Fe2+,Fe2+被H2O2氧化成Fe3+,Fe3+与KSCN反应使溶液变红色,用题述试剂可鉴定制得的硅中是否含有铁单质,C正确;铵盐与稀NaOH溶液加热可制备NH3,装置Ⅰ不能进行加热,D错误。
5.D　装置A用于制备氨气,最佳的试剂a为浓氨水,A错误;装置B的作用是干燥氨气,无水氯化钙会和氨气反应,所以不能用无水氯化钙干燥氨气,应该使用碱石灰,B错误;装置C中NH3与SCl2(红棕色液体)反应生成S4N4,反应现象是溶液红棕色褪去,由于S4N4能溶于CCl4,则不会有橙黄色固体生成,C错误;装置D可以吸收多余的氨气且可以防止倒吸,D正确。
6.答案　(1)+3　C　(2)AgNO2　(3)溶液变成蓝色　氧化　(4)氯水呈浅黄绿色　(5)b
解析　(1)KNO2中N元素的化合价是+3价,处于中间价态,因此KNO2既有氧化性,又有还原性。(2)试管①中,加入AgNO3溶液,观察到有少量白色沉淀生成,该白色沉淀是AgNO2。(3)试管②中,加入含稀硫酸和淀粉的碘化钾溶液,KNO3、KNO2能在酸性条件下与KI反应,生成碘单质,碘单质遇淀粉变蓝色,则观察到的现象是溶液变成蓝色。(4)该实验选择新制氯水的原因,一是氯水具有强氧化性,二是氯水呈浅黄绿色,通过观察反应过程中溶液颜色的变化,可证明固体X中含有KNO2。(5)试管①中生成AgNO2,证明固体X中含有KNO2;试管③中,根据N+Cl2+H2O N+2Cl-+2H+,新制氯水褪色,证明固体X中含有KNO2,b正确。从试管②中的现象,无法比较酸性条件下,N与N的氧化性强弱,a不正确。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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