届高考化学二轮复习专题突破高考真题114 实验方.docx
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届高考化学二轮复习专题突破高考真题114实验方
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1．（2014·新课标Ⅱ）某小组以CoCl2·6H2O、NH4Cl、H2O2、浓氨水为原料，在活性炭催化下，合成了橙黄色晶体X。
为确定其组成，进行如下实验。
①氨的测定：
精确称取wgX，加适量水溶解，注入如图所示的三颈瓶中，然后逐滴加入足量10%NaOH溶液，通入水蒸气，将样品液中的氨全部蒸出，用V1mLc1mol·L－1的盐酸标准溶液吸收。
蒸氨结束后取下接收瓶，用c2mol·L－1NaOH标准溶液滴定过剩的HCl，到终点时消耗V2mLNaOH溶液。
氨的测定装置（已省略加热和夹持装置）
②氯的测定：
准确称取样品X，配成溶液后用AgNO3标准溶液滴定，K2CrO4溶液为指示剂，至出现淡红色沉淀不再消失为终点（Ag2CrO4为砖红色）。
回答下列问题：
（1）装置中安全管的作用原理是_____________________。
（2）用NaOH标准溶液滴定过剩的HCl时，应使用________式滴定管，可使用的指示剂为________。
（3）样品中氨的质量分数表达式为_______________________。
（4）测定氨前应该对装置进行气密性检验，若气密性不好测定结果将________（填“偏高”或“偏低”）。
（5）测定氯的过程中，使用棕色滴定管的原因是__________；
滴定终点时，若溶液中c（Ag＋）＝2.0×10－5mol·L－1，c（CrO
）为________mol·L－1。
[已知：
Ksp（Ag2CrO4）＝1.12×10－12]
（6）经测定，样品X中钴、氨和氯的物质的量之比为1∶6∶3，钴的化合价为________。
制备X的化学方程式为_________________；X的制备过程中温度不能过高的原因是______________________。
答案：
（1）当A中压力过大时，安全管中液面上升，使A瓶中压力稳定
（2）碱 酚酞（或甲基红）
（3）
×100% （4）偏低 （5）防止硝酸银见光分解 2.8×10－3 （6）＋3 2CoCl2＋2NH4Cl＋10NH3＋H2O2===2[Co（NH3）6]Cl3＋2H2O 温度过高过氧化氢分解、氨气逸出
解析：
（1）若没有A中的安全管，当A中产生气体时，会因装置压力过大发生危险，反之，有安全管存在，当A中压力过大时，安全管中的液面会上升，使A瓶中压力稳定。
（2）由题意知，用NaOH标准溶液滴定过剩的HCl时，NaOH溶液应放入碱式滴定管中，可使用酚酞作指示剂，滴定至终点时溶液由无色变为浅红色。
（3）已知盐酸的总的物质的量为c1mol·L－1×V1mL×10－3L·mL－1＝c1V1×10－3mol，NH3反应完后剩余的盐酸用NaOH标准溶液滴定，可求出剩余的盐酸为c2×V2×10－3mol，由NH3＋HCl===NH4Cl可求出NH3的物质的量。
进而求出wgX中的含氨量，即：
×100%。
（4）若装置气密性不好，会有NH3外逸，而不被HCl吸收，则剩余的HCl的物质的量会增多，消耗NaOH增多，即c2V2的值增大，由（3）中计算式可知氨的测定结果偏低。
（5）AgNO3是见光易分解的物质，使用棕色滴定管的目的是防止AgNO3分解而影响实验结果；由Ag2CrO4的溶度积常数Ksp＝1.12×10－12，c（Ag＋）＝2.0×10－5mol·L－1，可求出c（CrO
）＝
＝
mol·L－1＝2.8×10－3mol·L－1。
（6）样品X中钴、氨和氯的物质的量之比为1∶6∶3，可写出化学式为[Co（NH3）6]Cl3，由化合物中正负化合价代数和为0计算，NH3整体为0价，氯为－1价，故Co为＋3价；从而推出制备X的化学方程式为2CoCl2＋2NH4Cl＋10NH3＋H2O2===2[Co（NH3）6]Cl3＋2H2O。
由于温度过高时H2O2易分解，NH3易挥发，故制备过程中温度不能过高，否则H2O2分解，NH3挥发。
2．（2014·江苏化学，节选）磷酸铁（FePO4·2H2O，难溶于水的米白色固体）可用于生产药物、食品添加剂和锂离子电池的正极材料。
实验室可通过下列实验制备磷酸铁。
（1）称取一定量已除去油污的废铁屑，加入稍过量的稀硫酸，加热、搅拌，反应一段时间后过滤。
反应加热的目的是
_____________________________________________________。
（2）向滤液中加入一定量H2O2氧化Fe2＋。
为确定加入H2O2的量，需先用K2Cr2O7标准溶液滴定滤液中的Fe2＋，离子方程式如下：
Cr2O
＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O
①在向滴定管中注入K2Cr2O7标准溶液前，滴定管需要检漏、______________和__________________。
②若滴定xmL滤液中的Fe2＋，消耗amol·L－1K2Cr2O7标准溶液bmL，则滤液中c（Fe2＋）＝________mol·L－1。
③为使滤液中的Fe2＋完全被H2O2氧化，下列实验条件控制正确的是________（填序号）。
A．加入适当过量的H2O2溶液
B．缓慢滴加H2O2溶液并搅拌
C．加热，使反应在较高温度下进行
D．用氨水调节溶液pH＝7
（3）将一定量的Na2HPO4溶液（溶液显碱性）加入含有Fe3＋的溶液中，搅拌、过滤、洗涤、干燥得到FePO4·2H2O。
若反应得到的FePO4·2H2O固体呈棕黄色，则磷酸铁中混有的杂质可能为_____。
答案：
（1）加快铁与稀硫酸反应速率
（2）①用蒸馏水洗净 用K2Cr2O7标准溶液润洗2～3次
②
③AB （3）Fe（OH）3（或氢氧化铁）
解析：
（1）温度越高反应速率越快，因此加热可以加快反应的速率。
（2）①滴定管要先用蒸馏水洗涤，再用待装液体润洗。
②根据题给离子方程式可知，n（Fe2＋）＝6n（Cr2O
），c（Fe2＋）＝
＝
＝
mol·L－1。
③加入过量的H2O2，可以使Fe2＋充分被氧化；缓慢滴加H2O2并搅拌，可以使反应更充分；加热会使H2O2发生分解；加入氨水会使Fe2＋转化为沉淀。
故答案为AB。
（3）因为碱性溶液中Fe3＋反应生成红褐色的Fe（OH）3沉淀，从而使得到的FePO4·2H2O固体呈棕黄色。
3．（2014·天津高考）Na2S2O3是重要的化工原料，易溶于水，在中性或碱性环境中稳定。
Ⅰ.制备Na2S2O3·5H2O
反应原理：
Na2SO3（aq）＋S（s）
Na2S2O3（aq）
实验步骤：
①称取15gNa2SO3加入圆底烧瓶中，再加入80mL蒸馏水。
另取5g研细的硫粉，用3mL乙醇润湿，加入上述溶液中。
②安装实验装置（如图所示，部分夹持装置略去），水浴加热，微沸60分钟。
③趁热过滤，将滤液水浴加热浓缩，冷却析出Na2S2O3·5H2O，经过滤、洗涤、干燥，得到产品。
回答问题：
（1）硫粉在反应前用乙醇润湿的目的是
_____________________________________________________。
（2）仪器a的名称是________，其作用是________。
（3）产品中除了有未反应的Na2SO3外，最可能存在的无机杂质是________。
检验是否存在该杂质的方法是_____________________。
（4）该实验一般控制在碱性环境下进行，否则产品发黄，用离子反应方程式表示其原因：
__________________________。
Ⅱ.测定产品纯度
准确称取Wg产品，用适量蒸馏水溶解，以淀粉作指示剂，用0.1000mol·L－1碘的标准溶液滴定。
反应原理为：
2S2O
＋I2===S4O
＋2I－
（5）滴定至终点时，溶液颜色的变化：
________________。
（6）测定起始和终点的液面位置如图，则消耗碘的标准溶液体积为________mL。
产品的纯度为（设Na2S2O3·5H2O相对分子质量为M）______________________________________________________。
Ⅲ.Na2S2O3的应用
（7）Na2S2O3还原性较强，在溶液中易被Cl2氧化成SO
，常用作脱氯剂，该反应的离子方程式为__________________________。
答案：
（1）使硫粉易于分散到溶液中
（2）冷凝管 冷凝回流
（3）Na2SO4 取少量产品溶于过量稀盐酸，过滤，向滤液中加BaCl2溶液，若有白色沉淀，则产品中含有Na2SO4
（4）S2O
＋2H＋===S↓＋SO2↑＋H2O
（5）由无色变蓝色 （6）18.10
×100%
（7）S2O
＋4Cl2＋5H2O===2SO
＋8Cl－＋10H＋
解析：
（1）硫粉难溶于水，微溶于乙醇，故硫粉用乙醇润湿后易扩散到溶液中。
（2）装置中仪器a（冷凝管）可以将挥发出的乙醇冷凝回流到烧瓶中。
（3）因反应物Na2SO3易被空气中的氧气氧化成Na2SO4，故可能存在的无机杂质是Na2SO4；检验产品中是否含有Na2SO4，即检验SO
是否存在，需要防止SO
的干扰，故不能用具有强氧化性的硝酸酸化，而应用盐酸酸化，过滤除去不溶物，再向滤液中滴加氯化钡溶液。
（4）产品发黄，说明产品中含有硫杂质，这是由于在酸性环境中Na2S2O3不稳定，发生反应：
2H＋＋S2O
===S↓＋SO2↑＋H2O。
（5）滴定终点时，过量的单质碘使无色的淀粉溶液变蓝，可指示滴定终点。
（6）起始读数为0.00mL，终点读数为18.10mL，所以消耗碘的标准溶液的体积为18.10mL－0.00mL＝18.10mL；根据2Na2S2O3·5H2O～2S2O
～I2，得n（Na2S2O3·5H2O）＝2n（I2）＝2×0.1000mol·L－1×18.10×10－3L＝3.620×10－3mol，则产品的纯度＝
×100%＝
×100%。
（7）S2O
被Cl2氧化成SO
，Cl2被还原为Cl－，首先根据化合价升降总值相等写出S2O
＋4Cl2―→2SO
＋8Cl－，然后根据原子守恒和电荷守恒配平得：
S2O
＋4Cl2＋5H2O===2SO
＋8Cl－＋10H＋。
4．（2013·安徽理综）某酸性工业废水中含有K2Cr2O7。
光照下，草酸（H2C2O4）能将其中的Cr2O
转化为Cr3＋。
某课题组研究发现，少量铁明矾[Al2Fe（SO4）4·24H2O]即可对该反应起催化作用。
为进一步研究有关因素对该反应速率的影响，探究如下：
（1）在25℃下，控制光照强度、废水样品初始浓度和催化剂用量相同，调节不同的初始pH和一定浓度草酸溶液用量，做对比实验，完成以下实验设计表（表中不要留空格）。
实验
编号
初始pH
废水样品
体积/mL
草酸溶液
体积/mL
蒸馏水
体积/mL
①
4
60
10
30
②
5
60
10
30
③
5
60
测得实验①和②溶液中的Cr2O
浓度随时间变化关系如图所示。
（2）上述反应后草酸被氧化为________（填化学式）。
（3）实验①和②的结果表明________________；实验①中0～t1时间段反应速率v（Cr3＋）＝____________________mol·L－1·min－1（用代数式表示）。
（4）该课题组对铁明矾[Al2Fe（SO4）4·24H2O]中起催化作用的成分提出如下假设，请你完成假设二和假设三：
假设一：
Fe2＋起催化作用；
假设二：
________________；
假设三：
________________；
……
（5）请你设计实验验证上述假设一，完成下表中内容。
[除了上述实验提供的试剂外，可供选择的药品有K2SO4、FeSO4、K2SO4·Al2（SO4）3·24H2O、Al2（SO4）3等。
溶液中Cr2O
的浓度可用仪器测定]
实验方案（不要求写具体操作过程）
预期实验结果和结论
答案：
（1）
实验
编号
初始pH
废水样品
体积/mL
草酸溶液
体积/mL
蒸馏水
体积/mL
③20
20
（2）CO2
（3）溶液pH对该反应的速率有影响
（4）Al3＋起催化作用 SO
起催化作用
（5）
实验方案
（不要求写具体操作过程）
预期实验结果和结论
用等物质的量K2SO4·Al2（SO4）3·24H2O代替实验①中的铁明矾，控制其他反应条件与实验①相同，进行对比实验
反应进行相同时间后，若溶液中c（Cr2O
）大于实验①中的c（Cr2O
），则假设一成立；若两溶液中的c（Cr2O
）相同，则假设一不成立
（本题属于开放性试题，合理答案均可）
解析：
（1）根据题设要求，①和②数据对比可得出不同pH对反应速率的影响，②和③数据对比可得出草酸用量对反应速率的影响。
根据实验单一变量原则，设计实验③时，只能允许草酸用量发生变化，且保证混合溶液其他成分浓度变化相同，故保证②和③中混合溶液总体积相同。
本题可以选择的组合有多种。
例如：
草酸溶液体积/mL
蒸馏水体积/mL
20
20
或15
25
25
15
a（040－a
（3）由实验①和②及对应图像可知溶液pH对该反应速率有影响。
pH越小，图像斜率越大，说明反应速率越快。
根据图像中①的变化可以求出v（Cr2O
）＝
mol·L－1·min－1，再结合反应Cr2O
＋3C2O
＋14H＋===2Cr3＋＋6CO2↑＋7H2O可得关第式：
v（Cr3＋）＝
mol·L－1·min－1。
（4）分析铁明矾[Al2Fe（SO4）4·24H2O]的成分，可以提出另外两个假设分别是Al3＋起催化作用，SO
起催化作用。
（5）完成本实验的关键是选择对照实验并控制单一变量（Fe2＋的有和无）。
最简捷的做法为选择实验①作为参照实验，该实验用等物质的量的K2SO4·Al2（SO4）3·24H2O代替实验①中的铁明矾，并控制其他实验条件与①相同，进行对比实验。
另外，还可以选择②或③作为参照实验，其他操作相同。
本题也可以另外设计对比实验，例如：
实验方案
预期实验结果和结论
在两支盛有相同草酸和废水的试管中，一支加入少量K2SO4固体，另一支加入少量FeSO4固体，控制其他变量相同
反应进行相同时间后，若加入FeSO4的试管中c（Cr2O
）的变化较大，则假设一成立，反之不成立
5.（2013·江苏高考）柠檬酸亚铁（FeC6H6O7）是一种易吸收的高效铁制剂，可由绿矾（FeSO4·7H2O）通过下列反应制备：
FeSO4＋Na2CO3===FeCO3↓＋Na2SO4
FeCO3＋C6H8O7===FeC6H6O7＋CO2↑＋H2O
下表列出了相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH（开始沉淀的pH按金属离子浓度为1.0mol·L－1计算）。
金属离子
开始沉淀的pH
沉淀完全的pH
Fe3＋
1.1
3.2
Al3＋
3.0
5.0
Fe2＋
5.8
8.8
（1）制备FeCO3时，选用的加料方式是________（填字母），原因是____________________________。
a．将FeSO4溶液与Na2CO3溶液同时加入到反应容器中
b．将FeSO4溶液缓慢加入到盛有Na2CO3溶液的反应容器中
c．将Na2CO3溶液缓慢加入到盛有FeSO4溶液的反应容器中
（2）生成的FeCO3沉淀需经充分洗涤，检验洗涤是否完全的方法是___________________________________________________。
（3）将制得的FeCO3加入到足量柠檬酸溶液中，再加入少量铁粉，80℃下搅拌反应。
①铁粉的作用是______________________________________。
②反应结束后，无需过滤，除去过量铁粉的方法是________。
（4）最后溶液经浓缩、加入适量无水乙醇、静置、过滤、洗涤、干燥，获得柠檬酸亚铁晶体。
分离过程中加入无水乙醇的目的是____________________________________。
（5）某研究性学习小组欲从硫铁矿烧渣（主要成分是Fe2O3、SiO2、Al2O3）出发，先制备绿矾，再合成柠檬酸亚铁。
请结合图中的绿矾溶解度曲线，补充完整由硫铁矿烧渣制备FeSO4·7H2O晶体的实验步骤（可选用的试剂：
铁粉、稀硫酸和NaOH溶液）：
向一定量
烧渣中加入足量的稀硫酸充分反应，____________________，
得到FeSO4溶液，________________________________，
得到FeSO4·7H2O晶体。
答案：
（1）c 避免生成Fe（OH）2沉淀
（2）取最后一次的洗涤滤液1～2mL于试管中，向其中滴加用盐酸酸化的BaCl2溶液，若无白色沉淀产生，则表明已洗涤干净
（3）①防止＋2价的铁元素被氧化 ②加入适量柠檬酸让铁粉反应完全
（4）降低柠檬酸亚铁在水中的溶解量，有利于晶体析出
（5）“（过滤，）向反应液中加入足量的铁粉，充分搅拌后，滴加NaOH溶液调节反应液的pH约为5，过滤”或“过滤，向滤液中滴加过量的NaOH溶液，过滤，充分洗涤固体，向固体中加入足量稀硫酸至固体完全溶解，再加入足量的铁粉，充分搅拌后，过滤” （滴加稀硫酸酸化，）加热浓缩得到60℃饱和溶液，冷却至0℃结晶，过滤，少量冰水洗涤，低温干燥
解析：
（1）Fe2＋开始生成Fe（OH）2的pH为5.8，为防止Fe（OH）2的生成，应将Na2CO3溶液滴加到FeSO4溶液中制备FeCO3。
（2）沉淀洗涤的目的是除去沉淀吸附的可溶性杂质，由制备反应可知FeCO3沉淀表面吸附的离子有Na＋、SO
、CO
等，检验其中某种离子是否存在即可证明沉淀是否已洗净，实际检验时应尽量选择现象明显、灵敏度高的离子来检验，本题选择检验SO
是否存在较为合适，具体操作见答案。
（3）因Fe2＋易被空气中的O2氧化，故应加入铁粉防止Fe2＋被氧化，过量的铁粉可加入适量柠檬酸使之完全反应生成柠檬酸亚铁。
（4）“醇析法”在《实验化学》中已有涉及，加入乙醇可降低产品在水中的溶解量，有利于晶体结晶析出。
（5）硫铁矿烧渣与足量稀硫酸充分反应后，过滤滤去SiO2，为除去滤液中的Al3＋，可调节溶液pH约为5，但此时滤液中Fe3＋也已沉淀完全，故在调pH之前需先加入过量铁粉将Fe3＋还原成Fe2＋。
从FeSO4·7H2O溶解度曲线可知，要从FeSO4溶液中获得FeSO4·7H2O晶体，应先将溶液加热浓缩得到60℃饱和溶液，然后再冷却结晶，过滤得到晶体后，为减少晶体洗涤时的溶解损耗，洗涤剂应选择冰水。
为防止晶体干燥时脱水，应选择低温干燥或真空干燥等方式。
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