高三化学二轮复习《高考12题逐题突破》化学实验综合题的研究定量测定型综合实验题Word下载.docx

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（2）“关系式法”在定量测定实验中的应用：

关系式法是表示两种或多种物质之间“物质的量”关系的一种简化式子。

在多步反应中，它可以把始态的反应物与终态的生成物之间“物质的量”的关系表示出来，把多步计算简化成一步完成。

正确提取关系式是用关系式法解题的关键。

（3）定量型实验的关键为数据处理和误差分析，数据的处理一般注意五个方面：

①是否符合测量仪器的精度。

②数据是否在误差允许范围内。

③数据的测试环境。

④数据的测量过程是否规范、合理。

⑤少量物质是否完全反应；

过量物质对数据是否有影响。

误差分析的依据为计算式，看测量对结果会产生什么影响。

【提升训练答案+解析】

1．（2018·

济南第一中学高三月考）磷化铝（AlP）通常可作为一种广谱性熏蒸杀虫剂，吸水后会立即产生高毒的PH3气体（熔点为－132℃，还原性强）。

卫生安全标准规定：

当粮食中磷化物（以PH3计）的含量不超过0.05mg·

kg－1时，粮食质量合格；

反之，粮食质量不合格。

某化学兴趣小组的同学通过下列方法对粮食中残留的磷化物含量进行了研究。

操作流程

安全吸收装置→PH3的产生与吸收→转移KMnO4吸收溶液→亚硫酸钠标准溶液滴定。

实验装置

已知C中盛有100g原粮，E中盛有20.00mL1.13×

10－3mol·

L－1KMnO4溶液（H2SO4酸化）。

请回答下列问题：

（1）仪器D的名称是___________________________________________________。

（2）B中盛有焦性没食子酸的碱性溶液，其作用是吸收空气中的O2，防止氧化装置C中生成的PH3，则A中盛装KMnO4溶液的作用是____________________________。

（3）已知MnO

被还原为Mn2＋，若0.1molPH3恰好被0.16molKMnO4吸收，则PH3被氧化的产物是________________________________________________________________________，

写出E中发生反应的离子方程式：

___________________________________________

________________________________________________________________________。

（4）收集E中吸收液，加水稀释至250mL，取25.00mL于锥形瓶中，用5.0×

10－4mol·

L－1的Na2SO3标准溶液滴定剩余的KMnO4溶液：

序号

1

2

3

三次实验消耗V标/mL

11.02

11.30

10.98

①滴定达到终点的现象是_________________________________________________

②数据处理：

消耗Na2SO3标准溶液______mL；

则该原粮中磷化物（以PH3计）的含量为________mg·

kg－1。

③若C中反应完全后，忘记通入空气即进行（4）中的滴定操作，则消耗Na2SO3标准溶液的体积__________（填“偏大”“偏小”或“不变”）。

答案　

（1）直形冷凝管（或冷凝管）

（2）除去空气中的还原性气体，避免影响实验结果

（3）H3PO4（或磷酸）　5PH3＋8MnO

＋24H＋===5H3PO4＋8Mn2＋＋12H2O

（4）①当滴入最后一滴Na2SO3时，锥形瓶中溶液颜色由紫色恰好变为无色，且半分钟内不恢复　②11.00　0.13（或0.1275）　③偏大

解析　

（1）仪器D为冷凝管，起冷凝回流的作用。

（2）依据装置中的试剂选择分析判断，高锰酸钾溶液是强氧化剂可以吸收空气中的还原性气体；

焦性没食子酸先和碱反应，再和氧气反应可以吸收氧气；

若不吸收氧气，PH3会在氧气中被氧化。

（3）PH3被酸性高锰酸钾氧化成磷酸，高锰酸钾被还原为锰离子，结合电子守恒、电荷守恒和原子守恒可得反应的离子方程式为5PH3＋8MnO

＋24H＋===5H3PO4＋8Mn2＋＋12H2O。

（4）①依据滴定反应：

2KMnO4＋5Na2SO3＋3H2SO4===2MnSO4＋K2SO4＋5Na2SO4＋3H2O，本实验中无需选择指示剂，锥形瓶中溶液颜色由紫色恰好变为无色，且半分钟内不再恢复，表示达到了滴定终点。

②平均消耗Na2SO3标准溶液11.00mL；

依据滴定反应：

2KMnO4＋5Na2SO3＋3H2SO4===2MnSO4＋K2SO4＋5Na2SO4＋3H2O可得关系式2KMnO4～5Na2SO3，则未反应的高锰酸钾的物质的量为0.0110L×

5.0×

L－1×

×

＝2.2×

10－5mol，则与PH3反应的高锰酸钾的物质的量为1.13×

0.020L－2.2×

10－5mol＝6.0×

10－7mol；

根据反应5PH3＋8KMnO4＋12H2SO4===5H3PO4＋8MnSO4＋4K2SO4＋12H2O可得到定量关系为5PH3～8KMnO4，则计算得到PH3物质的量为6.0×

10－7mol×

＝3.75×

则PH3的质量分数为

＝0.1275mg·

kg－1≈0.13mg·

kg－1，所以该原粮质量不合格。

③准确测定PH3的含量，需要用高锰酸钾溶液全部吸收，避免产生较大误差，通入空气的作用是保证PH3全部被吸收，若C中反应完全后，忘记通入空气即进行（4）中的滴定操作，则剩余的高锰酸钾偏多，滴定消耗Na2SO3标准溶液的体积偏大。

2．（2018·

天津，9）烟道气中的NOx是主要的大气污染物之一，为了监测其含量，选用如下采样和检测方法。

回答下列问题：

Ⅰ.采样

采样步骤：

①检验系统气密性；

②加热器将烟道气加热至140℃；

③打开抽气泵置换系统内空气；

④采集无尘、干燥的气样；

⑤关闭系统，停止采样。

（1）A中装有无碱玻璃棉，其作用为____________。

（2）C中填充的干燥剂是____________（填序号）。

a．碱石灰　　　　b．无水CuSO4　　　　c．P2O5

（3）用实验室常用仪器组装一套装置，其作用与D（装有碱液）相同，在虚线框中画出该装置的示意图，标明气体的流向及试剂。

（4）采样步骤②加热烟道气的目的是_______________________________________。

Ⅱ.NOx含量的测定

将VL气样通入适量酸化的H2O2溶液中，使NOx完全被氧化成NO

，加水稀释至100.00mL。

量取20.00mL该溶液，加入V1mLc1mol·

L－1FeSO4标准溶液（过量），充分反应后，用c2mol·

L－1K2Cr2O7标准溶液滴定剩余的Fe2＋，终点时消耗V2mL。

（5）NO被H2O2氧化为NO

的离子方程式为____________________________________

________________。

（6）滴定操作使用的玻璃仪器主要有____________。

（7）滴定过程中发生下列反应：

3Fe2＋＋NO

＋4H＋===NO↑＋3Fe3＋＋2H2O

Cr2O

＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O

则气样中NOx折合成NO2的含量为________mg·

m－3。

（8）判断下列情况对NOx含量测定结果的影响（填“偏高”“偏低”或“无影响”）。

若缺少采样步骤③，会使测定结果________。

若FeSO4标准溶液部分变质，会使测定结果__________。

答案　

（1）除尘

（2）c

（3）

（4）防止NOx溶于冷凝水

（5）2NO＋3H2O2===2H＋＋2NO

＋2H2O

（6）锥形瓶、酸式滴定管

（7）

104

（8）偏低　偏高

解析　

（1）装置A是过滤器，装有无碱玻璃棉的作用是过滤，除去粉尘。

（2）C中填充的是干燥剂，除去H2O且不能与NOx反应，所以应选有酸性、干燥能力强的P2O5。

（3）D装置中装有碱液，用于吸收NOx，作用与实验室中的洗气瓶相同，该装置的示意图为

。

（4）烟道气中有水，采样步骤②加热器将烟道气加热至140℃的目的是防止NOx溶于冷凝水。

，H2O2的还原产物为H2O，离子方程式为2NO＋3H2O2===2H＋＋2NO

＋2H2O。

（6）滴定操作使用的玻璃仪器主要有锥形瓶、滴定管，因为该滴定液呈酸性，所以选用酸式滴定管。

与Cr2O

反应的Fe2＋的物质的量为6c2V2×

10－3mol，标准液中Fe2＋的物质的量为c1V1×

10－3mol，则与NO

反应的Fe2＋的物质的量为（c1V1－6c2V2）×

10－3mol，NO

的物质的量为

mol，则VL气样中折合成NO2的含量为

46g·

mol－1×

1000mg·

g－1×

1000L·

m－3＝

104mg·

（8）若缺少采样步骤③，系统内存在空气，会使收集的气样中NOx偏少，测定结果偏低。

若FeSO4标准溶液部分变质，溶液中的Fe2＋浓度减小，消耗的FeSO4标准溶液体积增大，会使测定结果偏高。

3．（2019·

广东韶关二模）某学习小组在实验室中利用下图装置（夹持装置略去）测定某铁硫化物（FexSy）的组成，并探究反应后D装置所得溶液中含硫化合物的组成。

（一）硫化物（FexSy）的组成

实验步骤：

步骤Ⅰ　按图连接装置，检查装置气密性，装入药品；

步骤Ⅱ　打开分液漏斗旋塞，缓缓滴入水，并点燃酒精喷灯；

步骤Ⅲ　当硬质玻璃管中固体质量不再改变时，停止加热，继续通入一段时间的O2；

步骤Ⅳ　实验结束后，将D中所得溶液加水配制成250mL溶液；

……

请回答：

（1）步骤Ⅲ中，停止加热后还需继续向烧瓶中滴水一段时间，其目的为_____________

（2）在C、D装置之间不需要防倒吸装置的理由是_______________________________

（3）步骤Ⅳ中配制溶液时所需的玻璃仪器除玻璃棒和烧杯外，还有__________________。

（4）取25.00mL步骤Ⅳ中所配溶液，加入足量的双氧水，再加入足量盐酸酸化的BaCl2溶液，将所得沉淀过滤、洗涤、干燥，称其质量为4.66g。

则FexSy的化学式为______________

（5）有同学认为可将装置D改为装有足量碱石灰的干燥管，通过测定反应前后干燥管的增重来计算硫元素的含量。

你认为此方案是否合理？

________（填“是”或“否”），原因为________________________________________________________________________

（二）探究反应后D装置所得溶液中含硫化合物的组成

（6）反应后D装置所得溶液中除含有Na2SO4外，还可能含有Na2SO3。

现用滴定法测定溶液中Na2SO3的含量。

可供选择的试剂：

①0.1000mol·

L－1KMnO4酸性溶液；

②0.1000mol·

L－1H2O2溶液；

③0.1000mol·

L－1KI-淀粉溶液；

④0.1000mol·

L－1BaCl2溶液；

⑤0.1000mol·

L－1HCl溶液。

①所选试剂应装在________（填“酸式”或“碱式”）滴定管中。

②所利用的反应原理为__________________________________________________

（用离子方程式表示）。

答案　

（1）继续生成O2，驱赶装置内残留的SO2，使生成的气体全部被NaOH溶液吸收

（2）SO2中含不溶于NaOH溶液的O2

（3）250mL容量瓶、胶头滴管

（4）FeS2

（5）否　部分SO2被氧化；

空气中的CO2和水蒸气可能使干燥管增重偏大

（6）①酸式　②2MnO

＋5SO

＋6H＋===5SO

＋2Mn2＋＋3H2O

解析　A装置中产生足量的氧气经干燥后，进入C装置与FexSy在加热条件下反应，生成硫的氧化物，进入D装置被氢氧化钠吸收。

（4）n（BaSO4）＝

＝0.02mol，根据硫元素守恒，250mL溶液中n（S）＝0.2mol，故12.0gFexSy中n（S）＝0.2mol，m（S）＝6.4g，m（Fe）＝12.0g－6.4g＝5.6g，n（Fe）＝0.1mol，所以x∶y＝1∶2，故FexSy的化学式为FeS2。

（6）要用滴定法测定溶液中Na2SO3的含量，即利用Na2SO3的还原性，故选一个氧化剂，还要有颜色的变化来判断反应的终点，所以只能选择0.1000mol·

L－1KMnO4酸性溶液。

4．碱式碳酸铜可表示为xCuCO3·

yCu（OH）2，呈孔雀绿颜色，又称为孔雀石，是一种名贵的矿物宝石。

它是铜与空气中的氧气、二氧化碳和水蒸气等物质反应产生的物质。

CuSO4溶液与Na2CO3溶液反应可以得到碱式碳酸铜，下列实验对其组成进行相关探究。

沉淀制备

　称取12.5g胆矾（CuSO4·

5H2O）溶于87.5mL蒸馏水中，滴加少量稀硫酸（体积可以忽略不计），充分搅拌后得到CuSO4溶液。

向其中加入Na2CO3溶液，将所得蓝绿色悬浊液过滤，并用蒸馏水洗涤，再用无水乙醇洗涤，最后低温烘干备用。

实验探究

　设计如下装置，用制得的蓝绿色固体进行实验。

根据以上实验回答下列问题：

（1）配制硫酸铜溶液的过程中滴加稀硫酸的作用是__________________________，所得硫酸铜溶液的溶质质量分数为____________________。

（2）实验室通常使用加热亚硝酸钠和氯化铵混合溶液的方法制取N2，该反应的化学方程式为_____________________________________________________________________________________________________________________________________________。

（3）D装置加热前，需要首先打开活塞K，通入适量N2，然后关闭K，再点燃D处酒精灯。

通入N2的作用是__________________________，B为安全瓶，基作用原理为___________

________________________________________________________________________，

C中盛装的试剂应是__________________。

（4）加热D后观察到的现象是________________________________________________。

（5）待D中反应完全后，打开活塞K，再次滴加NaNO2溶液产生N2，其目的是___________。

若装置F中使用Ba（OH）2溶液，实验结束后经称量，装置E的质量增加0.27g，F中产生沉淀1.97g。

则该蓝绿色固体的化学式为__________________________[写成xCuCO3·

yCu（OH）2的形式]。

答案　

（1）抑制Cu2＋水解，防止溶液变浑浊　8%

（2）NaNO2＋NH4Cl

NaCl＋N2↑＋2H2O

（3）排出装置中的空气　当装置内压力过大时，B瓶中间的安全管中液面上升，使压力稳定　浓硫酸

（4）硬质玻璃管中蓝绿色固体变黑色，E中白色固体变蓝，F中溶液变浑浊

（5）让停留在装置中的气体被充分吸收，减小实验误差　2CuCO3·

3Cu（OH）2

解析　

（1）CuSO4属于强酸弱碱盐，溶液中存在Cu2＋＋2H2OCu（OH）2＋2H＋的可逆反应，滴加稀硫酸，H＋浓度增大，抑制Cu2＋的水解，因此滴加稀硫酸的作用是抑制Cu2＋水解，防止溶液变浑浊；

溶质的质量m（CuSO4）＝

160g·

mol－1＝8g，溶液的质量为（12.5＋87.5）g＝100g，则溶质的质量分数为

100%＝8%。

（2）NaNO2与NH4Cl发生氧化还原反应：

NaNO2＋NH4Cl―→NaCl＋N2↑＋H2O，NaNO2中N由＋3价→0价，NH4Cl中N由－3价→0价，根据得失电子守恒、质量守恒进行配平，即反应方程式为NaNO2＋NH4Cl

NaCl＋N2↑＋2H2O。

（3）加热前，通入N2的目的是排出装置中的空气；

装置B为安全瓶，其作用原理是当装置内压力过大时，B瓶中间的安全管中液面上升，使压力稳定；

根据实验目的，需要验证蓝绿色固体受热的产物，因此N2中的水蒸气对后续实验产生干扰，必须除去，装置C的作用是除去N2中的水蒸气，即装置C盛放的试剂是浓硫酸。

（4）产物是CuO、H2O、CO2，加热后，硬质玻璃管中蓝绿色固体变黑色，E中白色固体变蓝，F中溶液变浑浊。

（5）反应结束后，继续通入氮气的作用是让停留在装置中的气体被充分吸收，减小实验误差；

装置E增加的是H2O的质量，即n（H2O）＝

＝0.015mol；

F中沉淀是BaCO3，即n（BaCO3）＝

＝0.01mol。

H元素来自Cu（OH）2，则Cu（OH）2的物质的量为0.015mol；

C元素来自于CuCO3，则CuCO3的物质的量为0.01mol，x∶y＝0.01∶0.015＝2∶3，即蓝绿色固体的化学式为2CuCO3·

3Cu（OH）2。