2021年高考化学专题复习：定量综合实验

2021年高考化学专题复习：定量综合实验
1．Cu2SO3·CuSO3·2H2O是一种深红色固体(以下用M表示)。

某学习小组拟测定胆矾样品的纯度，并以其为原料制备M。

已知：①M不溶于水和乙醇，100 ①时发生分解反应；
60～80 ①
①M可由胆矾和SO2为原料制备，反应原理为3Cu2＋＋6H2O＋3SO2=====
Cu2SO3·CuSO3·2H2O↓＋8H＋＋SO2－4。

①.测定胆矾样品的纯度。

（1）取w g胆矾样品溶于蒸馏水配制成250 mL溶液，从中取25.00 mL于锥形瓶中，加入指示剂，用c mol·L－1 EDTA(简写成Na4Y)标准溶液滴定至终点(滴定原理：Cu2＋＋Y4－===CuY2－)，测得消耗了V mL EDTA标准溶液。

则该胆矾样品的纯度为________%(用含c、V、w的代数式表示)。

如果滴定管装液前没有用EDTA标准溶液润洗，测得的结果会________ (填“偏高”“偏低”或“无影响”)。

①.制备M实验装置如下图所示：
（2）实验室用70%硫酸与亚硫酸钠粉末在常温下制备SO2。

上图A处的气体发生装置可从下图装置中选择，最合适的是________(填字母)。

（3）装置D中的试剂是________。

装置B中水浴加热的优点是________。

（4）实验完毕冷却至室温后，从锥形瓶中分离产品的操作包括：________、水洗、乙醇洗、常温干燥，得产品Cu2SO3·CuSO3·2H2O。

检验产品已水洗完全的操作是______________________________。

2．钢材在社会发展中应用广泛。

为研究某种碳素钢(含少量碳和硫)的成分，科研小组进行了如下探究活动。

称取碳素钢(已除表面氧化物)24.0 g放入耐高温反应管中与O2反应，除去未反应的O2，收集到干燥混合气体X 1.12 L(已折算成标准状况下的体积)。

（1）科研小组用下图所示实验装置检验混合气体X的组成。

①装置B中的试剂是________，装置C的作用是_________________________。

①若观察到_______。

(填实验现象)，证明X中含有CO。

（2）反应后，耐高温反应管内固体中除含有Fe3＋之外，还可能含有Fe2＋。

要确定其中的Fe2＋，可选用________(填序号)。

a．KSCN溶液和氯水
b．KSCN溶液和铁粉
c．稀盐酸和K3[Fe(CN)6]溶液
d．稀H2SO4和KMnO4溶液
（3）科研小组用下图所示装置(部分)测定SO2的体积分数，并计算碳素钢的含碳量。

将气体X缓慢通过实验装置，当观察到________________________
(填实验现象)时，停止通气，此时气体流量仪显示的流量为112 mL(已换算成标准状况下的体积)。

则气体X中SO2的体积分数为________，碳素钢中碳元素的质量分数为________(保留1位小数)。

3．亚硝酰氯(NOCl，熔点：－64.5 ①，沸点：－5.5 ①)为红褐色液体或黄色气体，具有刺鼻恶臭味，遇水剧烈水解生成氮的两种氧化物与氯化氢，易溶于浓硫酸。

常可用于合成清洁剂、触媒剂及中间体等。

实验室可由氯气与一氧化氮在常温常压下合成。

其制备装置如图所示(其中①、①中均为浓硫酸)：
（1）用图甲中装置制备纯净干燥的原料气，补充下表中所缺少的药品。

（2）将制得的NO和Cl2通入图乙对应装置制备NOCl。

①装置连接顺序为a→________(按气流自左向右方向，用小写字母表示)。

①装置①、①除可进一步干燥NO、Cl2外，另一个作用是________。

①有人认为可以将装置①中浓硫酸合并到装置①中，撤除装置①，直接将NO、
Cl2通入装置①中，你同意此观点吗？________(填同意或不同意)，原因是
_______________________________。

①实验开始的时候，先通入氯气，再通入NO，原因为____________________。

（3）有人认为多余的氯气可以通过下列装置暂时储存后再利用，请选择可以用作氯气的储气的装置________；
（4）装置①吸收尾气时，NOCl发生反应的化学方程式为_________________。

（5）有人认为装置①中氢氧化钠溶液只能吸收氯气和NOCl，不能吸收NO，经过查阅资料发现用高锰酸钾溶液可以吸收NO气体，因此在装置①氢氧化钠溶液中加入高锰酸钾，反应产生黑色沉淀，写出该反应的离子方程式：________________________。

（6）制得的NOCl中可能含有少量N2O4杂质，为测定产品纯度进行如下实验：称取1.662 5 g样品溶于50.00 mL NaOH溶液中，加入几滴K2CrO4溶液作指示剂，用足量硝酸酸化的0.40 mol/L AgNO3溶液滴定至产生砖红色沉淀，消耗AgNO3溶液50.00 mL。

①样品的纯度为________%(保留1位小数)
①已知常温下，K sp(AgCl)＝1.8×10－10，K sp(Ag2CrO4)＝2×10－12，若在滴定终点
时测得溶液中CrO2－4的浓度是5.0×10－3 mol/L，此时溶液中Cl－浓度是
________。

4.化学小组用如下方法测定经处理后的废水中苯酚的含量(废水中不含干扰测定的
物质)。

①.用已准确称量的KBrO3固体配制一定体积的a mol·L－1 KBrO3标准溶液；
①.取V1 mL上述溶液，加入过量KBr，加H2SO4酸化，溶液颜色呈棕黄色；
①.向①所得溶液中加入V2 mL废水；
①.向①中加入过量KI；
①.用b mol·L－1Na2S2O3标准溶液滴定①中溶液至浅黄色时，滴加2滴淀粉溶液，
继续滴定至终点，共消耗Na2S2O3溶液V3 mL。

已知：I2＋2Na2S2O3===2NaI＋Na2S4O6
Na2S2O3和Na2S4O6溶液颜色均为无色
（1）①中配制溶液用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、胶头滴管和________。

（2）①中发生反应的离子方程式是__________________________。

（3）①中发生反应的化学方程式是____________________。

（4）①中加KI前，溶液颜色须为黄色，原因是______________________________。

（5）KI与KBrO3物质的量关系为n(KI)≥6n(KBrO3)时，KI一定过量，理由是______。

（6）①中滴定至终点的现象是____________________。

（7）废水中苯酚的含量为________ g·L－1(苯酚摩尔质量：94 g·mol－1)。

（8）由于Br2具有________性质，①～①中反应须在密闭容器中进行，否则会造成测定结果偏高。

5.水中溶解氧是水生生物生存不可缺少的条件。

某课外小组采用碘量法测定学校周
边河水中的溶解氧。

实验步骤及测定原理如下：
①.取样、氧的固定
用溶解氧瓶采集水样。

记录大气压及水体温度。

将水样与Mn(OH)2碱性悬浊液(含有KI)混合，反应生成MnO(OH)2，实现氧的固定。

①.酸化、滴定
将固氧后的水样酸化，MnO(OH)2被I－还原为Mn2＋，在暗处静置5 min，然后用标
准Na2S2O3溶液滴定生成的I2(2S2O2－3＋I2===2I－＋S4O2－6)。

回答下列问题：
（1）取水样时应尽量避免搅动水体表面，这样操作的主要目的是_____________________________。

（2）“氧的固定”中发生反应的化学方程式为_______________________。

（3）Na2S2O3溶液不稳定，使用前需标定。

配制该溶液时需要的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、试剂瓶和________；蒸馏水必须经过煮沸、冷却后才能使用，其目的是杀菌、除________及二氧化碳。

（4）取100.00 mL水样经固氧、酸化后，用a mol·L－1Na2S2O3溶液滴定，以淀粉溶液作指示剂，终点现象为___________________________；
若消耗Na2S2O3溶液的体积为b mL，则水样中溶解氧的含量为________ mg·L －1。

（5）上述滴定完成时，若滴定管尖嘴处留有气泡会导致测定结果偏________。

(填“高”或“低”)
6．某学生课外活动小组，模拟呼吸面具中的反应原理，设计用如图所示的仪器来制取氧气并测量氧气的体积。

图中量气装置E由甲、乙两根玻璃管组成，它们由橡皮管连通，并装入适量水。

甲管有刻度（0—50mL），供量气用；乙管可上下移动调节液面高低。

实验可供选用的药品还有：稀硫酸、盐酸、过氧化钠、碳酸钠、大理石、水。

试完成下列问题：
（1）图中各装置接口连接顺序是_________（填各接口的编号，其中连接胶管及
夹持装置均省略）。

（2）装置C 中放入的两种反应物是_____________________。

（3）装置A 的作用是___________________________，装置B 的作用是
___________________________。

（4）为了较准确测量氧气的体积，除了必须检查整个装置的气密性之外，在读反
应前后甲管中液面的读数及求其差值的过程中，应注意___________（填字母编号，2项）。

A 、视线与凹液面最低处相平
B 、等待片刻，待乙管中液面不再上升时立刻读数
C 、读数时应上下移动乙管，使甲、乙两管液面相平
D 、读数时不一定使甲、乙两管液面相平
7．某科研小组查阅资料知，高温下CaSO 4和焦炭可发生反应：CaSO 4＋C――→高温CaS
＋CaO ＋SO 2↑＋CO 2↑＋CO↑(未配平)。

为确定产物计量关系，设计实验装置如下图所示。

已知B 、C 、D 、E 、F 中的试剂均足量。

回答下列问题：
（1）实验前必须进行的操作为_________________________。

（2）通入N 2的目的是_________________________。

（3）装置B中反应的离子方程式为___________________。

（4）玻璃管a的作用是___________________________。

（5）证明产物中存在CO的现象是____________________。

（6）实验测得有关数据如下表：
则装置A中反应的化学方程式为_________________________。

参考答案
1．【答案】（1）250cV
w偏高（2）a
（3）NaOH溶液(其他合理答案也可)受热均匀，容易控制温度范围，可防止温度过高导致产品分解
（4）过滤取最后一次洗涤液少许于试管中，加入盐酸酸化的BaCl2溶液，若无沉淀生成，则产品已水洗完全(也可检验最后一次洗涤液中的H＋)
【解析】（1）Cu2＋～Y4－，故胆矾样品的纯度＝
cV
1 000 mol×250 g·mol－
1
w g×
25.00 mL
250 mL
×100%＝
250cV
w%。

如果滴定管装液前没有用EDTA标准溶液润洗，EDTA标准溶液在滴定管中会被稀释，使滴定消耗的EDTA标准溶液体积偏大，结果偏高。

（2）70%硫酸与亚硫酸钠粉末在常温下反应生成SO2，应选择固液不加热制气装置，即装置a。

（3）装置D用于吸收未反应的SO2，其中盛装的试剂可以是NaOH溶液、Na2CO3溶液、NaHCO3溶液或Na2SO3溶液等。

装置B中水浴加热的优点是受热均匀，容易控制温度范围，可防止温度过高导致产品分解。

（4）用过滤的方法分离固体和溶液。

水洗的目的是除去产品表面的可溶性杂质，通过检验洗涤液中是否存在SO2－4或H＋来判断水洗是否完全。

2．【答案】（1）①品红溶液验证X中是否含有CO2
①E中黑色固体逐渐变红，F中澄清石灰水变浑浊
（2）cd
（3）①中溶液由蓝色突变为无色5% 2.4%
【解析】
（1）碳素钢在耐高温反应管中与O2反应，碳和硫可能转化为CO、CO2、SO2。

①气体X通过装置A，酸性高锰酸钾溶液褪色，可以证明其中含有SO2并能除去SO2，装置B中盛装品红溶液，品红溶液不褪色，说明SO2已经除尽；装置C中盛装澄清石灰水，作用是检验气体X中是否含有CO2。

装置D中碱石灰的作用是除去CO2。

①若气体X中含有CO，则装置E中灼热CuO粉末(黑色)转化成Cu(红色)，装置F中澄清石灰水变浑浊。

（2）取反应后耐高温反应管内的固体于试管中，先加稀盐酸或稀硫酸溶解，此时溶液中一定含有Fe3＋，可能含有Fe2＋，因此不能通过先将Fe2＋氧化为Fe3＋，再用KSCN溶液检验Fe3＋的方法来检验Fe2＋。

当利用Fe2＋的还原性来检验时，可以选择KMnO4溶液，现象是KMnO4溶液褪色；利用Fe2＋的颜色反应来检验时，可以选择K3[Fe(CN)6]溶液，现象是生成蓝色沉淀。

（3）测定SO2的体积分数的实验原理是：SO2＋I2＋2H2O===2HI＋H2SO4，开始时
①中溶液为蓝色，当溶液由蓝色变为无色时，停止通气。

n(SO2)＝n(I2)＝0.01
mol·L－1×0.025 L＝0.000 25 mol，气体X中SO2的体积分数为
0.000 25 mol×22.4 L·mol－1
0.112 L×100%＝5%。

气体X中SO2占总体积的5%，则CO、
CO2共占总体积的95%，n(C)＝
1.12 L
22.4 L·mol－1
×95%＝0.047 5 mol，故碳素钢中
碳元素的质量分数为12 g·mol－1×0.047 5 mol
24.0 g×100%＝2.4%。

3．【答案】（1）①饱和食盐水①H2O
（2）①e→f→c→b→d(e，f可互换)①通过观察气泡的多少调节两种气体的流速
①不同意NO与Cl2反应生成的NOCl可溶于浓硫酸①用Cl2排尽装置内的
空气，以防NO与氧气反应
（3）①
（4）NOCl＋2NaOH===NaCl＋NaNO2＋H2O
（5）NO＋MnO－4===NO－3＋MnO2↓
（6）①78.8①9.0×10－6 mol/L
【解析】
（1）用MnO2与浓盐酸制备纯净干燥的氯气，需要除去氯气中的氯化氢杂质，装置①中的试剂是饱和食盐水；用Cu与稀硝酸制备纯净干燥的NO，需要除去NO中的NO2杂质，装置①中的试剂是水；
（2）NOCl，熔点：－64.5 ①，沸点：－5.5 ①，用冰盐水冷凝；亚硝酰氯遇水剧烈水解生成氮的两种氧化物与氯化氢，易溶于浓硫酸，要防止亚硝酰氯水解，氯气、NO有毒，所以用氢氧化钠溶液进行尾气处理，连接顺序是a－e－f－c －b－d。

①通过观察装置①、①气泡的多少调节两种气体的流速；①氯气与一氧化氮在常温常压下反应生成NOCl，NOCl溶于浓硫酸，所以不能直接将NO、Cl2通入装置①中；①用Cl2排尽装置内的空气，以防NO与氧气反应，所以实验开始的时候，先通入氯气，再通入NO；
（3）装置①中氯气进入下面的容器时，容器中的液体排入上面的容器，需要氯气时打开右侧活塞，水在重力作用下进入下面容器，将氯气排出，所以装置①可以用作氯气的储气的装置。

（4）装置①吸收尾气时，NOCl与氢氧化钠反应生成亚硝酸钠和氯化钠，反应方程式是NOCl＋2NaOH===NaCl＋NaNO2＋H2O；
（5）装置①氢氧化钠溶液中加入高锰酸钾，NO与高锰酸钾反应产生黑色沉淀MnO2和硝酸钠，反应离子方程式是NO＋MnO－4===NO－3＋MnO2↓；
（6）①设样品中NOCl的质量为x g，
NOCl～～AgNO3
65．5 g 1 mol
x g 0.40 mol/L×0.05 L
65.5 x＝
1 0.4×0.05
x＝1.31
样品的纯度为
1.31
1.662 5×100%＝78.8%。

①已知常温下，K sp(Ag2CrO4)＝2×10－12，滴定终点时，CrO2－4的浓度是5.0×10－
3mol/L，所以c(Ag＋)＝K sp（Ag2CrO4）
c（CrO2－4）＝2×10
－5，根据K sp(AgCl)＝
1.8×10－10，c(Cl－)＝K sp（AgCl）
c（Ag＋）＝
1.8×10－10
2×10－5＝9.0 ×10
－6 mol/L。

4.【答案】（1）容量瓶
（2）BrO－3＋5Br－＋6H＋===3Br2＋3H2O
（3）＋3Br2―→＋3HBr
（4）Br2过量，保证苯酚完全反应
（5）反应物用量存在关系：KBrO3～3Br2～6KI，若无苯酚时，消耗KI物质的量是KBrO3物质的量的6倍，因有苯酚消耗Br2，所以当n(KI)≥6n(KBrO3)时，KI一定过量
（6）溶液蓝色恰好消失，且半分钟内不恢复原色
（7）（6aV1－bV3）×94
6V2（8）易挥发
【解析】
（1）配制一定浓度的溶液需要用容量瓶进行定容。

（2）①中Br－与BrO－3在酸性条件下发生氧化还原反应生成Br2、H2O，离子方程式为5Br－＋BrO－3＋6H＋===3Br2＋3H2O。

（3）废水中含有苯酚，苯酚与Br2发生取代反应生成三溴苯酚，化学方程式为
＋3Br2―→＋3HBr。

（4）本实验的目的是测定经处理后的废水中的苯酚含量，苯酚需完全反应，剩余的Br2可通过滴定原理测定，所以在加入KI之前，溶液颜色须为黄色，以确保Br2过量，苯酚完全反应。

（5）根据得失电子守恒，当n(KI)①n(KBrO3)＝6①1时，KI恰好与步骤①中生成的Br2完全反应，而步骤①中苯酚会消耗Br2，所以当n(KI)≥6n(KBrO3)时，KI一定过量。

（6）滴定时用淀粉作指示剂，当达到滴定终点时，溶液蓝色恰好消失，且半分钟内不恢复原色。

（7）结合题意可知，生成Br2的物质的量＝3aV1×10－3 mol，与KI反应消耗n(Br2)
＝bV3×10－3
2mol，则与C6H5OH反应的n(Br2)＝3aV1×10－
3 mol－
bV3×10－3
2mol，
废水中苯酚的含量＝（3aV1×10－3－
bV3×10－3
2） mol×94 g·mol－
1
3×V2×10－3 L＝
（6aV1－bV3）×94
6V2g·L－
1。

（8）Br2具有挥发性，故①～①中反应须在密闭容器中进行，否则会造成测定结果偏高。

5.【答案】（1）避免水底还原性杂质进入水样中(或者防止水体中的氧气逸出)（2）2Mn(OH)2＋O2===2MnO(OH)2
（3）容量瓶氧气
（4）当最后一滴标准液滴入时，溶液由蓝色变为无色，且半分钟内无变化80ab
（5）低
【解析】本题采用碘量法测定水中的溶解氧的含量，属于氧化还原滴定。

（1）取水样时，若搅拌水体，会造成水底还原性杂质进入水样中，或者水体中的氧气因搅拌溶解度降低逸出。

（2）根据氧化还原反应原理，Mn(OH)2被氧气氧化为MnO(OH)2，由此可得方程式2Mn(OH)2＋O2===2MnO(OH)2。

（3）一定物质的量浓度溶液的配制还需要容量瓶；加热可以除去溶解的氧气，避免实验结果不准确。

（4）该实验用硫代硫酸钠标准液滴定I2，因此终点现象为当最后一滴标准液滴入时，溶液由蓝色变为无色，且半分钟内无变化；根据关系式O2～2MnO(OH)2～2I2～4Na2S2O3
可得水样中溶解氧的含量为[(ab×10－3) mol÷4×32 g·mol－1×103mg·g－1]÷0.1 L＝80ab mg·L－1。

（5）终点读数时有气泡，气泡占据液体应占有的体积，会导致所测溶液体积偏小，最终结果偏低。

6．【答案】（1）①①①①①①①①（①①可换位）
（2）大理石、盐酸
（3）除去混在O2中未反应的CO2吸收CO2中混有的HCl
（4）a、c
【解析】题目要求利用过氧化钠与二氧化碳(潮湿)反应制取氧气，故首先需要制备二氧化碳．只有仪器C可以用来制取二氧化碳．制气原料应该采用大理石和盐酸，此法制得的二氧化碳中会含有少量氯化氢．须通过装有碳酸氢钠溶液的洗气瓶，
以除去这些氯化氢．然后使净化后的二氧化碳通过过氧化钠来制取氧气，该仪器只能选用装置D．此反应属于气体与固体之间的反应，不易反应完全，为了除去生成的氧气中混有未反应的二氧化碳，可以使它们通过仪器A．在测量氧气体积时，为了使测量更为准确，要注意上下移动仪器E中的乙管，使甲、乙两管的液面相平，以使甲管中的气压与大气气压相等，同时视线应与甲管内凹液面最低处相平，以减少观察误差。

（1）仪器C可以用来制取二氧化碳，连接3用来除去HCl，4连接6可使二氧化碳与过氧化钠反应生成氧气，然后连接2可除去未反应的二氧化碳，最后连接8测量气体的体积，所以顺序为：①①①①①①①①(①、①可换位)；
（2）只有仪器C可以用来制取二氧化碳，制气原料应该采用大理石和盐酸，可在C中加止水夹，可控制反应的进行；
（3）仪器C可以用来制取二氧化碳，此法制得的二氧化碳中会含有少量氯化氢，须通过装有碳酸氢钠溶液的洗气瓶，以除去这些氯化氢，净化后的二氧化碳通过过氧化钠来制取氧气，为了除去生成的氧气中混有未反应的二氧化碳，可以使它们通过仪器A；
（4）为了较准确地测量氧气的体积，除了必须检查整个装置的气密性之外，在读取反应前后甲管中液面的读数．求其差值的过程中，应注意：①读数时要调节E中甲乙的液面使其同一高度；①读数时视线要与凹液面最低处相平，故答案为：a、c。

7．【答案】（1）检验装置气密性
（2）隔绝空气，并使反应产生的气体全部进入后续装置
（3）2MnO－4＋5SO2＋2H2O===2Mn2＋＋5SO2－4＋4H＋
（4）防堵塞，平衡压强
（5）E中固体由黑色部分变为红色，F中溶液变浑浊
（6）13CaSO 4＋20C=====高温5CaS ＋8CaO ＋8SO 2↑＋8CO 2↑＋12CO↑
【解析】
（1）向该实验装置中通入了N 2，且CaSO 4和焦炭反应的产物有气体，故实验前
必须进行的操作是检验装置气密性。

（2）CaSO 4和焦炭反应的气体产物有SO 2、CO 2、CO ，实验时需要测定各气体的
质量，通入N 2的目的是隔绝空气，并使反应产生的气体全部进入后续装置。

（3）装置B 的作用是吸收SO 2、测定SO 2的质量，SO 2与酸性高锰酸钾溶液发生
反应，由SO 2――→失2e －
SO 2－4，MnO －4――→得5e －Mn 2＋，结合电荷守恒、原子守恒和得
失电子守恒，配平离子方程式为5SO 2＋2MnO －4＋2H 2O===5SO 2－4＋2Mn 2＋＋4H
＋。

（4）玻璃管a 可以平衡压强，并起到防堵塞的作用。

（5）由于E 中试剂足量，若产物中存在CO ，则E 中固体由黑色部分变为红色，F
中溶液变浑浊。

（6）装置B 吸收的是SO 2，n (SO 2)＝ 1.28 g 64 g·mol －1
＝0.02 mol ，装置C 吸收的是CO 2，n (CO 2)＝0.88 g 44 g·mol －1
＝0.02 mol ，根据CuO ＋CO=====①Cu ＋CO 2中ΔM 固＝16 g·mol －1，则n (CO)＝
0.48 g 16 g·mol －1＝0.03 mol ，n (SO 2)①n (CO 2)①n (CO)＝0.02①0.02①0.03＝2①2①3①，该反应中C 转化为CO 、CO 2失电子，CaSO 4转化为CaS 、SO 2得电子，根据得失电子守恒得，4n (CO 2)＋2n (CO)＝2n (SO 2)＋8n (CaS)①，则由①①可以确定CaS 的化学计量数并配平化学方程式。