Question

10．某化学小组利用以下装置制备氨气、氯气以及LiH固体．

（1）为制备干燥的氨气，可将装置C与D（填装置编号）连接；装置C中的烧瓶内加入的固体宜选用a．（填选项字母）
a．生石灰  b．氯化钙  c．五氧化二磷
（2）连接装置A、E、E可制取纯净、干燥的氯气，则两个E装置内的药品依次是饱和食盐水、浓硫酸；装置A中发生反应的离子方程式为2Cl^-+MnO₂+4H⁺$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O．
（3）该小组准备利用上述部分装置制备LiH固体．可选用的药品有：金属锂、锌粒、稀盐酸、浓硫酸、碱石灰．已知：氢化锂（LiH）在干燥的空气中能稳定存在，遇水或酸能引起燃烧．设计实验方案如下：
①仪器装置连接顺序为B→D→F→E，加入药品前首先要进行的实验操作是检验装置的气密性（不必写出具体的操作方法）；加入药品后，其中装置D的作用是除去H₂中的H₂O和HCl．
②通入一段时间氢气后加热石英管，在加热F处的石英管之前，必须进行的实验操作是收集F处排出的气体并检验H₂纯度．
③加热一段时间后停止加热，继续通氢气冷却，然后取出LiH，装入氮封的瓶里，保存于暗处．采取上述操作的目的是为了避免LiH与空气中的水蒸气接触而发生危险．完成LiH与水反应的化学方程式LiH+H₂O=LiOH+H₂↑．
④准确称量制得的产品0.11g，在一定条件下与足量水反应后，共收集到气体291.2mL（已换算成标准状况），则产品中LiH与Li的物质的量之比为6：1．

Answer 1

分析 （1）C装置是不需要加热制备氨气的装置，利用浓氨水滴入生石灰产生氨气，生石灰与水反应生成氢氧化钙，同时放出大量的热；氢氧化钠溶于水放出大量的热，能够促进氨气的挥发，用碱石灰干燥氨气，选择装置D；
（2）依据制备氯气装置是利用二氧化锰和浓盐酸加热反应，生成氯化锰、氯气和水，生成的氯气中含有氯化氢和水蒸气，通过饱和食盐水除去氯化氢，通过浓硫酸除去水蒸气；（3）氢气和锂发生反应生成LiH，制备LiH固体需要制备氢气，LiH在干燥的空气中能稳定存在，遇水或酸能够引起燃烧，所以制备得到的氢气必须干燥纯净，利用B装置制备氢气，用装置D中的碱石灰除去氢气中的氯化氢和水蒸气，通入装置F中加热和锂反应生成氢化锂，最后连接装置E，防止空气中的水蒸气和二氧化碳进入装置F和生成的氢化锂发生反应．
①制备气体装置，加入药品前首先要进行的实验操作是：检验装置气密性，装置D中应选择药品为碱石灰，除去H₂中的H₂O和HCl，防止干扰实验；
②使用前应通入一段时间氢气，排尽装置内的空气，防止加热时氢气不纯发生爆炸危险；
③氢化锂与足量的水反应生成氢气和氢氧化锂；
④设LiH与Li的物质的量分别为xmol、ymol，根据方程式表示出生成氢气的物质的量，再根据二者总质量、氢气总体积列方程计算解答．

解答 解：（1）C装置是不需要加热制备氨气的装置，利用浓氨水滴入生石灰产生氨气，浓氨水中存在平衡：NH₄⁺+OH^-?NH₃•H₂O NH₃+H₂O，加热或者加热碱性物质能够促进平衡正向移动，有利于氨气的挥发，而生石灰与水反应生成氢氧化钙，同时放出大量的热；氢氧化钠溶于水放出大量的热，氢氧化钙、氢氧化钠溶于水电离产生氢氧根离子，促进平衡向正方向移动，有利于氨气的挥发，所以为制备干燥的氨气，可将装置C（分液漏斗中放浓氨水，圆底烧瓶中放生石灰）与D（用碱石灰干燥氨气）连接，制备干燥的氨气，
故答案为：D；a；
（2）二氧化锰在加热条件下能够氧化盐酸生成氯化锰、氯气和水，离子方程式为：MnO₂+4H⁺+2Cl^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O，生成的氯气中含有氯化氢和水蒸气，由于氯气难溶于饱和食盐水，通过饱和食盐水除去氯化氢，通过浓硫酸除去水蒸气，
故答案为：饱和食盐水、浓硫酸；2Cl^-+MnO₂+4H⁺$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O；
（3）①制备气体装置，加入药品前首先要进行的实验操作是：检验装置气密性；装置D中应选择药品为碱石灰，碱石灰是氧化钙和氢氧化钠的混合物，氧化钙与水可反应，氢氧化钠可作干燥剂，且与盐酸能反应，所以该装置的作用是吸收水蒸气和部分氯化氢气体，
故答案为：检验装置的气密性；除去H₂中的H₂O和HCl；
②使用前应通入一段时间氢气，排尽装置内的空气，防止加热时氢气不纯发生爆炸危险，在加热F处的石英管之前，必须进行的实验操作是：收集F处排出的气体并检验H₂纯度，
故答案为：收集F处排出的气体并检验H₂纯度；
③LiH与水反应生成LiOH、H₂，反应方程式为：LiH+H₂O=LiOH+H₂↑，
故答案为：LiH+H₂O=LiOH+H₂↑； 
④设LiH与Li的物质的量分别为xmol、ymol，则：
LiH+H₂O=H₂↑+LiOH
xmol    xmol
2Li+2H₂O=2LiOH+H₂↑
ymol         0.5y mol
则$\left\{\begin{array}{l}{8x+7y=0.11}\\{22.4（x+0.5y）=0.2912}\end{array}\right.$，
解得x=0.012、y=0.002
故LiH与Li的物质的量之比为0.012mol：0.002mol=6：1，
故答案为：6：1．

点评 本题考查气体的制备和性质实验，综合考查了氯气、氨气的制备和性质，涉及对装置及操作的分析评价、气体收集、化学方程式的计算等，理解原理是解题关键，题目难度中等．