2024年高考化学总复习第二部分考点精练第59讲物质含量测定和性质探究综合实验

第59讲物质含量测定和性质探究综合实验
层次1基础性
1.测定某明矾样品(含砷酸盐)中砷的含量,实验步骤如下:
实验一:配制砷标准溶液
①取一定质量的As2O3,用NaOH溶液完全溶解后,配制成1 L Na3AsO3溶液(此溶液1.0 mL相当于
0.10 g砷)。

②取一定量上述溶液,配制500 mL含砷量为1.0 g·L-1的砷标准溶液。

(1)②需取用①中Na3AsO3溶液 mL。

实验二:测定样品中砷含量(实验装置如图,夹持装置已略去)
①向B中加入20.00 mL砷标准溶液,再依次加入一定量的盐酸、KI溶液和SnCl2溶液,室温放置10 min,使砷元素全部转化为H3AsO3。

②向B中加入足量锌粒(含有ZnS杂质),立即塞上装有乙酸铅棉花的导气管C,并使C管右侧末端插入比色管D中银盐吸收液的液面下,控制反应温度25~40 ℃。

45 min后,打开K1通入N2,生成的砷化氢气体被完全吸收,Ag+被还原为红色胶态银。

③用明矾样品代替20.00 mL砷标准溶液进行实验,相同条件下生成相同量红色胶态银,需要5.0 g明矾样品。

(2)乙酸铅棉花的作用是。

(3)写出Zn与H3AsO3反应生成砷化氢的离子方程式并用单线桥表示电子转移的方向和数
目: 。

(4)控制B中反应温度的方法是,反应中通入N2的作用
是。

(5)明矾样品中砷的含量为%。

2.DCCNa(NaC3N3O3Cl2)常温下为白色粉末状晶体,难溶于冷水,常作高效广谱消毒剂。

某小组打算从下列装置中选择装置制备高浓度的次氯酸钠溶液,再加入氰尿酸溶液,在10 ℃下反应制备DCCNa并探究其性质(装置可以不全选)。

制备原理:2NaClO+C3H3N3O3NaC3N3O3Cl2+NaOH+H2O。

回答下列问题:
(1)按气流从左至右,装置连接顺序为(填字母)。

(2)C中反应的化学方程式为。

(3)反应过程中仍需不断通入氯气的原因是。

(4)反应结束后,B中浊液经过滤、、干燥得粗产品DCCNa。

(5)探究DCCNa的漂白性。

资料显示:DCCNa(相当于弱酸盐)在水中能水解生成次氯酸,在一些场合可以代替次氯酸。

取一定质量样品探究其漂白效率与温度的关系,实验结果如图所示。

①在盛装紫色石蕊溶液的试管中加入足量的DCCNa样品,振荡,观察到现象
是。

②解释T0℃时漂白效率最高的原因。

(6)通过下列实验检测DCCNa样品中有效氯的含量。

检测原理如下:
①C3N3O3C l2-+H++2H2O C3H3N3O3+2HClO
②HClO+2I-+H+I2+Cl-+H2O
③I2+2S2O32-2I-+S4O62-
准确称取w g样品,溶于无氧气蒸馏水中配制成250 mL溶液。

取25.00 mL所配制溶液置于碘量瓶中,加入适量稀硫酸和过量KI溶液,密封在暗处静置5 min。

用c mol·L-1 Na2S2O3标准溶液进行滴定,加入淀粉指示剂,滴定至终点,消耗V mL Na2S2O3溶液。

①该样品的有效氯含量为。

×100%)
(提示:该样品的有效氯含量=测定中转化为HClO的氯元素质量×2
样品的质量
②其他操作均正确,下列情况会使测定结果偏高的是(填字母)。

A.加过量的硫酸
B.碘量瓶未干燥
C.终点俯视读数
D.用含氧气水溶解样品
3.某小组用如图所示装置进行实验(夹持仪器和加热装置略),验证Fe3+、Cl2、SO2氧化性的强弱。

回答下列问题:
(1)检验装置气密性后,打开K1、K2、K3、K4,从一端通一段时间N2。

关闭K1、K3、K4。

打开K2、活塞a,给A加热。

则B中发生反应的离子方程式为。

(2)B中溶液变黄时,停止加热,关闭K2。

打开活塞b,使约2 mL的溶液流入试管D中,关闭活塞b,检验D中金属阳离子的方法是。

(3)若要继续证明Fe3+和SO2氧化性的强弱,需要进行的操作是。

(4)甲、乙、丙三位同学分别完成了上述实验,检测结果如表所示,他们的检测结果一定能够证明氧化性:Cl2>Fe3+
(5)1234打开活塞b,从两端鼓入N2,这样做的目的是。

层次2综合性
4.蛋壳是一种很好的绿色钙源,其主要成分为CaCO3。

以蛋壳为原料制备葡萄糖酸钙晶体
(M[Ca(C6H11O7)2·H2O]=448 g·mol-1),并对其纯度进行测定,过程如下:
步骤Ⅰ.葡萄糖酸钙晶体的制备
步骤Ⅱ.产品纯度测定——KMnO4间接滴定法
①称取步骤Ⅰ中制得的产品0.600 g置于烧杯中,加入蒸馏水及适量稀盐酸溶解;
②加入足量(NH4)2C2O4溶液,用氨水调节pH为4~5,生成白色沉淀,过滤、洗涤;
③将②洗涤后所得的固体溶于稀硫酸中,用0.020 00 mol·L-1 KMnO4标准溶液滴定,消耗KMnO4标准溶液25.00 mL。

根据以上两个步骤,回答下列问题:
(1)以上两个步骤中一定不需要使用的仪器有(填字母)。

(2)步骤Ⅰ中“操作a”是、过滤、洗涤、干燥。

(3)步骤Ⅱ中用氨水调节pH为4~5的目的为。

(4)用KMnO4标准溶液滴定待测液的反应原理为(用离子方程式表示),判断滴定达到终点的现象为。

(5)根据以上实验数据,测得产品中葡萄糖酸钙晶体的纯度为(保留三位有效数字)。

5.某小组探究Cu和H2O2的反应为氧化还原反应,从电极反应角度分析物质氧化性和还原性的变化规律。

[实验探究]
实验ⅰ:向装有0.5 g Cu的烧杯中加入20 mL 30% H2O2溶液,一段时间内无明显现象,10小时后,溶液中有少量蓝色浑浊,Cu片表面附着少量蓝色固体。

(1)写出该反应的化学方程式: 。

[继续探究]
装置
实验
ⅱ
ⅲ
溶液变蓝的原因是(
表示);经检验产生的气体为氧气,产生氧气的原因是。

(3)对比实验ⅰ和ⅲ,为探究氨水对Cu的还原性或H2O2氧化性的影响,该同学利用如图装置继续实验。

已知:电压大小反映了物质氧化性与还原性强弱的差异;物质氧化性与还原性强弱差异越大,电压越大。

a.K闭合时,电压为x。

b.向U形管右侧溶液中滴加氨水后,电压不变。

c.继续向U形管左侧溶液中滴加氨水后,电压增大了y。

①利用电极反应解释该实验的结论: 。

②利用该方法也可证明酸性增强可提高H2O2的氧化性,与上述实验操作不同的
是。

(4)总结:物质氧化性和还原性变化的一般规律是。

(5)应用:Ag分别与浓度均为1 mol·L-1的盐酸、氢溴酸、氢碘酸混合,Ag只与氢碘酸发生置换反应,试解释原因: 。

层次3创新性
6.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)科研小组用如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。

②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(填字母)。

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.稀硫酸和KMnO4溶液
(3)科研小组用如图所示装置(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(结果保留一位小数)。

第59讲 物质含量测定和性质探究综合实验
1.答案 (1)5 (2)除去H 2S,以免干扰D 中反应
(3)+6H +AsH 3↑+3Zn 2++3H 2O
(4)水浴加热 将砷化氢气体完全带入D 中,使其完全反应
(5)0.4
解析 (1)根据质量守恒,配制500 mL 含砷量为1.0 g ·L -1的砷标准溶液,需取用Na 3AsO 3溶液500 mL×1.0 g ·L -1
1.0×102g ·L -1=5 mL 。

(2)乙酸铅和H 2S 反应生成PbS 沉淀,则乙酸铅棉花的作用是吸附H 2S 。

(4)控制反应温度25~40 ℃的方法是水浴加热;打开K 1通入N 2,使生成的砷化氢气体被D 中银盐完全吸收。

(5)20.00 mL 砷标准溶液含砷量为0.02 L×1.0 g ·L -1=0.02 g,明矾样品中砷的含量为0.02 g 5.0 g
×100%=0.4%。

2.答案 (1)C 、A 、B 、D
(2)Ca(ClO)2+4HCl(浓)CaCl 2+2Cl 2↑+2H 2O
(3)通入氯气与生成的NaOH 反应,提高原料利用率(答案合理即可) (4)冷水洗涤
(5)①溶液先变蓝色,后褪色 ②T 0 ℃之前,随着温度升高,DCCNa 水解程度增大;T 0 ℃之后,随着温度升高,HClO 分解速率增大,c (HClO)减小(答案合理即可)
(6)①
71cV 2w % ②AD 解析 (3)从制备原理可以看出,产物中有NaOH,通入氯气将NaOH 转化成次氯酸钠,原料利用率提高。

(4)依题意,DCCNa 难溶于冷水,故用冷水洗涤DCCNa 产品。

(5)①DCCNa 是弱酸强碱盐,DCCNa 水溶液呈碱性且易水解生成HClO,故在紫色石蕊溶液中加入DCCNa 样品,振荡,溶液先变蓝色,后褪色。

②T 0 ℃之前,随温度升高,DCCNa 水解程度增大,DCCNa 的漂白性增强;T 0 ℃之后,温度升高,次氯酸分解速率增大,故漂白效率降低。

(6)①由实验原理可知测定中转化为
HClO 的n (Cl)=12n (S 2O 32-)=12cV ×10-3 mol,则该样品的有效氯含量为cV 2 000mol×35.5 g ·mol -1×2wg×25.00 mL 250 mL ×100%=71cV 2w %。

②A 项,加入过量硫酸,硫酸与Na 2S 2O 3发生反应Na 2S 2O 3+H 2SO 4Na 2SO 4+S ↓+SO 2↑+H 2O,消耗标准溶液体积偏大,结果偏高;B 项,碘量瓶未干燥,不影响测定结果;C 项,终点俯视读数,测得标准溶液体积偏小,测得结果偏低;D 项,O 2能氧化KI:O 2+4I -+4H +2I 2+2H 2O,消耗标准溶液体积偏大,结果偏高。

3.答案 (1)Cl 2+2Fe 2+2Fe 3++2Cl -
(2)取少许D 中溶液置于试管中,滴加KSCN 溶液,观察溶液是否变红,若变红,则说明含有Fe 3+,否则不含Fe 3+;再取少许D 中溶液置于另一支试管中,滴加铁氰化钾溶液,观察是否有蓝色沉淀产生,若有蓝色沉淀生成,则说明含有Fe 2+,否则不含Fe 2+
(3)打开K 3、活塞c,加入70%硫酸溶液,一段时间后关闭K 3。

更换试管D,打开活塞b,使少量溶
液流入D 试管中,检验D 试管中溶液中的S O 42-
(4)甲、丙
(5)除去装置中残留的Cl 2、SO 2,防止污染空气
解析 (1)关闭K 1、K 3、K 4,打开K 2、活塞a,给A 加热,A 中发生反应4HCl(浓)+MnO 2MnCl 2+Cl 2↑+2H 2O,生成的氯气与B 中的FeCl 2溶液发生反应Cl 2+2Fe 2+2Cl -+2Fe 3+。

(2)Fe 3+可以用KSCN 溶液进行检验。

还可能有剩余的Fe 2+,Fe 2+可以用铁氰化钾溶液检验。

(3)若要继续证明Fe 3+和SO 2氧化性的强弱,需要利用装置C 制备SO 2,然后将SO 2通入B 中,与B 中生成的Fe 3+发生反应2Fe 3++2H 2O+SO 22Fe 2++S O 42-+4H +。

(4)甲同学检测出过程(2)中溶液中既有Fe
3+又有Fe 2+,说明发生了反应Cl 2+2Fe 2+2Cl -+2Fe 3+,但氯气少量,过程(3)中有S O 42-,则一定是发生
了反应2Fe 3++2H 2O+SO 22Fe 2++S O 42-+4H +,可证明氧化性Cl 2>Fe 3+>SO 2;而乙、丙同学检测出
过程(2)中溶液中含有Fe 3+无Fe 2+,说明Cl 2恰好与Fe 2+完全反应或Cl 2过量,而Cl 2也能将SO 2氧
化为S O 42-,故必须检测过程(3)中溶液中含有Fe 2+才能证明发生了反应2Fe 3++2H 2O+SO 22Fe 2++S O 42-+4H +,故丙同学的检测结果能够证明氧化性Cl 2>Fe 3+>SO 2。

(5)Cl 2、SO 2均会污染空气,需要处理尾气。

4.答案 (1)C (2)蒸发浓缩、冷却结晶
(3)中和溶液中的H +,增大溶液中C 2O 42-的浓度,使Ca 2+完全沉淀
(4)5H 2C 2O 4+2Mn O 4-+6H
+2Mn 2++10CO 2↑+8H 2O 滴入最后半滴高锰酸钾标准溶液,溶液由无色变为浅红色,且半分钟内不褪色
(5)93.3%
解析 (5)由题意可得关系式:5Ca(C 6H 11O 7)2·H 2O~5CaC 2O 4~5H 2C 2O 4~2Mn O 4-,则Ca(C 6H 11O 7)2·H 2O 的物质的量为52×0.020 00 mol ·L -1×0.025 L=1.250×10-3 mol,产品中葡萄糖酸钙晶体的纯度为
1.250×10-3mol×448 g ·mol -10.600 g ×100%≈93.3%。

5.答案 (1)Cu+H 2O 2Cu(OH)2
(2)Cu+H 2O 2+2H +Cu 2++2H 2O 产生的铜离子催化了过氧化氢分解
(3)①Cu-2e -Cu 2+,向U 形管左侧加入氨水,氨水与Cu 2+形成[Cu(NH 3)4]2+,使c (Cu 2+)减小,提高了Cu 的还原性
②向U 形管右侧溶液中滴加硫酸
(4)在还原反应(氧化反应)中,增大反应物浓度或降低生成物浓度,氧化剂(还原剂)的氧化性(还原性)增强
(5)溶解度:AgI<AgBr<AgCl,I -、Br -、Cl -均可使氧化反应Ag-e -Ag +中的c (Ag +)降低,提高Ag 的还原性,其中只有I -能使Ag 的还原性提高到能将H +还原
解析 (1)由实验ⅰ的现象说明有氢氧化铜生成,故可推测Cu 和H 2O 2反应生成氢氧化铜,反应的化学方程式为Cu+H 2O 2Cu(OH)2。

(2)实验ⅱ中溶液变蓝,说明Cu 与H 2O 2在酸性条件下可以发
生反应生成Cu 2+,反应的离子方程式为Cu+H 2O 2+2H +Cu 2++2H 2O;经检验,产生的气体为氧气,
说明溶液反应生成的Cu 2+有催化作用,可以催化双氧水分解,产生大量气泡。

6.答案 (1)①品红溶液 验证气体X 中是否含有CO 2 ②E 中黑色固体逐渐变红,F 中澄清石灰水变浑浊
(2)cd (3)Ⅲ中溶液由蓝色变为无色 5% 2.4%
解析 (3)测定SO 2的体积分数的实验原理:SO 2+I 2+2H 2O 2HI+H 2SO 4,开始时Ⅲ中溶液为蓝色,当溶液由蓝色变为无色时,停止通气。

n (SO 2)=n (I 2)=0.01 mol ·L -1×0.025 L=0.000 25 mol,气体X 中SO 2的体积分数为
0.000 25mol×22.4 L ·mol -10.112 L ×100%=5%。

则CO 、CO 2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%。