高中化学实验化学教师用书知能巩固提升 6.2

知能巩固提升
一、选择题
1.(2017·宁波高二检测)为测定镀锌铁皮锌镀层的厚度，让镀锌铁皮与足量盐酸反应，待产生的气泡明显减少时取出，洗涤，烘干，称重。

关于该实验的操作对测定结果的影响判断正确的是( )
A.铁皮未及时取出，会导致测定结果偏小
B.铁皮未洗涤干净，会导致测定结果偏大
C.烘干时间过长，会导致测定结果偏小
D.若把盐酸换成硫酸，会导致测定结果偏大
【思路点拨】解答本题的关键点是分析反应前后铁皮的质量差是否是溶解的锌的质量，由此判断误差大小。

【解析】选C。

实验中镀锌铁皮反应前后的质量差为Zn的质量。

实验中铁皮未及时取出，则导致部分铁溶解，质量差偏大，测定结果偏大，A错误。

铁皮未洗净，在铁皮表面粘附其他物质则导致质量差偏小，测定结果偏小，B错误。

烘干时间太长，导致部分铁被空气中氧气氧化，导致质量差偏小，测定结果偏小，C 正确。

换成硫酸溶解锌，对实验没有影响，D错误。

【补偿训练】
在镀锌铁皮的锌镀层厚度的测定过程中，下列操作会导致测定结果偏高的是
( )
A.过早判断反应终点
B.过迟判断反应终点
C.锌在酸中溶解后，铁皮未烘干就去称重
D.在测定铁皮的面积时测得面积比铁皮的实际面积大
【解析】选B。

过迟判断反应终点导致部分铁溶解，m1-m2偏大而引起结果偏高。

过早判断反应终点、铁皮未烘干就去称重则使m1-m2偏小而引起结果偏低。

2.一定体积的KMnO4溶液恰好能氧化一定质量的KHC2O4·H2C2O4·2H2O。

若用
0.100 0 mol·L-1的NaOH溶液中和相同质量的KHC2O4·H2C2O4·2H2O，所需NaOH 溶液的体积恰好为KMnO4溶液的3倍，则KMnO4溶液的浓度(mol·L-1)为( ) [提示：H2C2O4是二元弱酸；
10(KHC2O4·H2C2O4)+8KMnO4+17H2SO48MnSO4+9K2SO4+40CO2↑+32H2O]
A.0.008 889
B. 0.080 00
C. 0.120 0
D. 0.240 0
【思路点拨】三种物质间的关系如下：
【解析】选B。

由于10(KHC2O4·H2C2O4·2H2O)～8KMnO4，而(KHC2O4·H2C2O4·2H2O)～3NaOH，由此可知：相同质量的KHC2O4·H2C2O4·2H2O完全反应时，消耗NaOH的物质的量应为KMnO4的3×10/8倍，因为NaOH溶液的体积恰好为KMnO4溶液的3倍，则二者的物质的量浓度之比为10∶8，KMnO4溶液的浓度为0.080 00 mol·L-1。

【补偿训练】
已知：Cr2+6Fe2++14H+2Cr3++6Fe3++7H2O，实验室中用K2Cr2O7标准溶液测定1.0 g试样中的铁。

若想使滴定管读到的体积(单位mL)恰好等于试样铁的质量分数(%)，则所配K2Cr2O7标准溶液的物质的量浓度应为( )
A.0.010 mol·L-1
B.0.020 mol·L-1
C.0.030 mol·L-1
D.0.040 mol·L-1
【解析】选C。

Cr2～6Fe2+
1 6
cV×10-3 n(Fe)
A%=×100%
因为：A=V 故c≈0.030 mol·L-1
二、非选择题
3.氧化还原滴定实验与中和滴定类似(用已知浓度的氧化剂溶液滴定未知浓度的还原剂溶液或反之)。

现用0.001 mol·L-1KMnO4酸性溶液滴定未知浓度的无色NaHSO 3溶液。

反应离子方程式是2Mn+5HS+H+2Mn2++5S+3H2O。

完成下列问题：
(1)该滴定实验所需仪器有下列中的________(填序号)。

A.酸式滴定管(50 mL)、
B.碱式滴定管(50 mL)、
C.量筒(10 mL)、
D.锥形瓶、
E.铁架台、
F.滴定管夹、
G.烧杯、H.白纸、I.胶头滴管、J.漏斗
(2)不能用________(填“酸”或“碱”)式滴定管盛放高锰酸钾溶液。

试分析原因：________________________。

(3)选何种指示剂，说明理由：_________________________________。

(4)滴定前平视KMnO4液面，刻度为amL，滴定后俯视液面刻度为bmL，则(b-a)mL 比实际消耗KMnO4溶液体积___________(填“多”或“少”)。

根据(b-a)mL计算
得到的待测浓度比实际浓度__________(填“大”或“小”)。

【思路点拨】解答本题需注意以下两点：
(1)滴定管的选择要考虑KMnO4的强氧化性。

(2)滴定终点溶液颜色的变化。

【解析】(1)因为氧化还原滴定实验类似于中和滴定实验，由中和滴定实验所需仪器的选用进行迁移可得出正确答案。

(2)由于KMnO4具有强氧化性，能腐蚀橡胶管，故不能用碱式滴定管盛放KMnO4溶液。

(3)Mn为紫色，Mn2+为无色，可用这一明显的颜色变化来判断滴定终点，故不需要加指示剂。

(4)滴定后俯视液面，所读体积偏小，所测浓度比实际浓度偏小。

答案：(1)ADEFH
(2)碱高锰酸钾具有强氧化性，能腐蚀橡胶管
(3)不用指示剂，因为Mn→Mn2+时紫色褪去
(4)少小
【方法技巧】滴定操作的注意事项
对于利用氧化还原滴定的原理来测定物质的百分含量类型的题目，实质还是考查滴定的具体操作。

需要注意下面几点：
(1)氧化剂(或标准液)的选择。

(2)指示剂的选择，要现象明显，利于判断。

(3)在实验的设计过程中要考虑减小外界因素对实验的影响。

(4)能够对实验结果进行处理与分析。

【补偿训练】物质分析的方法通常有重量法、容量法(滴定法)、气体体积法。

粉笔由白垩(碳酸钙)制成，为增加硬度，还掺入了适量硫酸钙。

某学习小组为测定粉笔中碳酸钙的质量分数，设计了以下实验。

方案一、重量法
将粉笔研细，加强热，使其发生分解反应：
CaCO3CaO+CO2↑
(1)加热后，须待冷却后才能称量，应在__________(填仪器名称)中冷却。

(2)若粉笔反应前质量为m1g，加热至恒重后质量为m2g，则CaCO3的质量分数为________(不需要化简)。

(3)该小组的同学经过思考，认为要使实验可靠，还需查阅几个数据，这些数据包括(请填写其中两个)________________。

方案二、滴定法
称取1.200 g研细的粉笔末，加入过量的30.00 mL浓度为1.000 mol·L-1的盐酸，再加2滴酚酞，用1.000 mol·L-1的NaOH溶液滴定。

(4)该实验要用到下列仪器中的__________。

a.电子天平
b.托盘天平
c.滴定管
d.量筒
(5)若到滴定终点时消耗NaOH溶液10.00 mL，则粉笔中CaCO3的质量分数为________。

(6)你认为以上两种方案中较好的是____________。

【解析】(1)由于CaO易与空气中的水蒸气发生反应，所以冷却时应在干燥器中冷却。

(2)CaCO3CaO+CO2↑Δm
100 44
m1-m2
所以w(CaCO3)=×100%。

(3)由于不知道CaCO3分解时CaSO4是否分解，所以还需查阅：CaCO3的分解温度、CaSO4的分解温度、酒精灯火焰温度、坩埚的使用温度等。

(4)由于托盘天平的精确度为0.1 g，所以称取1.200 g的药品需用电子天平；要量取30.00 mL的液体，需用滴定管而不能用量筒。

(5)n(NaOH)=1.000 mol·L-1×0.010 0 L
=0.010 0 mol，则与CaCO3反应的n(HCl)
=1.000 mol·L-1×0.030 0 L-0.010 0 mol
=0.020 0 mol，则n(CaCO3)=0.010 0 mol，
所以w(CaCO3)=×100%=83.33 %。

(6)两个方案中方案二不需高温条件，实验室中易进行，较好一些。

答案：(1)干燥器(2)×100%
(3)碳酸钙的分解温度、硫酸钙的分解温度、酒精灯火焰温度、坩埚的使用温度等(任选两个)
(4)a、c (5)83.33% (6)方案二
4.(2017·嘉兴高二检测)“白铁皮”具有较强的耐腐蚀性，是生产中常用的金属材料之一。

镀锌层犹如铁皮的保护层，这层膜的厚度及均匀度也成了判断镀层质量的重要指标。

某研究性学习小组为了测定镀锌铁皮的厚度，设计了下面的实验方案：
方案一：取三块镀锌铁皮(A、B、C，截自同一块镀锌铁皮)，将镀锌铁皮A放入
烧杯中，加入40 mL 6 mol·L-1盐酸，反应时用玻璃棒小心翻动镀锌铁皮，待锌镀层反应完全时，立即将未反应的铁皮取出，洗涤、小心烘干、称量。

将B、C 重复上面的实验。

(1)锌镀层完全反应的标志是_______________________。

(2)如何检验铁片已经洗净：________________________。

(3)该小组的实验数据记录及数据处理如下，完成下列表格。

(锌的密度为
7.14 g·cm-3)
数据记录数据处理
镀锌铁皮长度
/cm
宽度
/cm
镀锌铁
皮质量/g
铁皮质
量/g
锌镀层
厚度(单
侧)/cm
锌镀层
平均厚度
(单侧)/cm
A 5.00 4.90 4.460 4.313
4.201×
10-4
B 5.10 5.00 4.421 4.267
4.229×
10-4
C 5.20 5.00 4.640 4.467
4.660×
10-4
计算镀锌铁皮锌镀层平均厚度(单侧)________cm。

本实验中产生误差的地方可能有哪些(任意列举两种)：_________________、_________________。

方案二：已知锌与强碱溶液反应的离子方程式为Zn+2OH-+2H2O[Zn(OH)4]2-+ H2↑。

某同学按下图装置设计了测定镀锌铁皮镀层厚度的实验方案，将单侧面积为Scm2、质量为mg的镀锌铁皮放入6 mol·L-1NaOH溶液中。

回答下列问题。

(4)装置中导管a的作用是______________________________。

(5)检查气密性，将药品和水装入各仪器中，连接好装置后，需进行的操作还有
①记录C的液面位置；②待B中不再有气体产生并恢复至室温；③由A向B中滴加足量NaOH溶液；④上下移动C，使干燥管和C中液面相平。

上述操作的顺序是__________________________(填序号)。

(6)实验前后碱式滴定管中液面读数分别为V1mL、V2mL(实验条件下的气体摩尔体积为V m L·mol-1)。

则镀锌铁皮的厚度为__________________________cm。

(写出数学表达式)
【解析】(1)当锌镀层完全反应后就是铁与盐酸反应，由于锌和铁的活泼性不同，反应速率就不同。

(2)从溶液中取出的铁片必然带有盐酸及其盐，当洗净时也就是不再含有盐酸及其盐，所以检验铁片是否洗净就是检验氯离子，也可检验其酸性。

(3)由三组所列锌镀层厚度数据来看，第三组数据与另两组有较大差距，应舍去，取前两组数据取平均值得4.215×10-4cm；本实验中产生误差的地方可能有镀锌铁皮的长度和宽度的测量、质量的称量，恰好反应的判断，反应后铁皮的洗涤是否干净、烘干是否彻底等。

(4)随着分液漏斗内的液体不断流下，其内部压强变小，不利于液体流下。

(5)本实验的关键是测量气体的体积。

根据此装置的原理，应两次记录C中的读数，取其差值就是所得气体的体积，所以第一步就应该是④。

(6)V(H2)=(V2-V1)mL，n(Zn)=n(H2)=(V2-V1)/(1 000·V m)(mol)，m(Zn)=
65 g·mol-1·n(Zn)，锌的密度是7.14 g·cm-3，V(Zn)=m(Zn)/7.14 g·cm-3，由于铁片表面有上、下两层，所以每一层的厚度h=V(Zn)/2S，代入即得答案。

答案：(1)产生气泡的速率突然减小
(2)取最后一次洗涤液，加入AgNO3溶液，若无白色沉淀生成，则铁片已洗净(或用玻璃棒蘸取最后一次洗涤液，滴在蓝色石蕊试纸上，若不变红色，则铁片已洗净)
(3)4.215×10-4镀锌铁皮长、宽测量；反应前后铁皮质量称量；终点判断；反应后铁皮洗涤；铁皮烘干程度(任选两个)
(4)使分液漏斗和锥形瓶内气压相同，以便于NaOH溶液能顺利滴下
(5)④①③②④①(回答④①③②也可)
(6)h=。