高考实验探究之氧化还原滴定专题含解析 打印版

高考实验探究之氧化还原滴定训练一．解答题（共9小题）1．（2013•蚌埠一模）已知Na2SO3易被空气氧化变质，欲用氧化还原滴定法来测定实验室里Na2SO3的纯度．取实验室里Na2SO3样品63g，溶于水配成250mL溶液．从其中取出25mLNa2SO3溶液用0.4mol•L﹣1酸性KMnO4溶液滴定，当溶液刚好变为紫色且半分钟不褪色时，用去40mL酸性KMnO4溶液（已知：5SO32﹣+2MnO4﹣+6H+═5SO42﹣+2Mn2++3H2O）．则实验室里的Na2SO3的纯度为多少？_________．2．（2014•浦东新区二模）现有一定量含有Na2O杂质的Na2O2试样．测定Na2O2纯度的方法很多，如：（1）重量法．将样品溶于盐酸，蒸发后测NaCl的质量．所得NaCl质量越高，样品中杂质的含量越_________（高、低）．（2）气体体积法﹣﹣测量样品溶于水后释放的O2的体积．若样品为a g，所测O2体积折算为标准状况为b L，则样品中Na2O2的质量分数为_________（3）有同学计划采用“氧化还原滴定法”﹣﹣将样品溶于水后，用标准酸性高锰酸钾溶液滴定（紫红色MnO4﹣被还原为接近无色的Mn2+）．其实这种计划很难实现，因为_________．3．纳米TiO2在涂料、光催化、化妆品等领域有着极其广泛的应用．制备纳米TiO2的方法之一是TiCl4水解生成TiO2•xH2O，经过滤、水洗除去其中的Cl﹣，再烘干、焙烧除去水分得到粉体TiO2．用现代分析仪器测定TiO2粒子的大小．用氧化还原滴定法测定TiO2的质量分数：一定条件下，将TiO2溶解并还原为Ti3+，再以KSCN溶液作指示剂，用NH4Fe（SO4）2标准溶液滴定Ti3+至全部生成Ti4+．请回答下列问题：（1）TiCl4水解生成TiO2•xH2O的化学方程式为_________．（2）检验TiO2•xH2O中Cl﹣是否被除净的方法是_________．（3）配制NH4Fe（SO4）2标准溶液时，加入一定量H2SO4的原因是_________；使用的仪器除天平、药匙、玻璃棒、烧杯、量筒外，还需要如图中的_________（填字母代号）．（4）滴定终点的现象是_________．4．（2011•扬州三模）硫酸渣是用黄铁矿制造硫酸过程中排出的废渣，主要化学成分为SiO2（约45%）、Fe2O3（约40%）、Al2O3（约10%）和MgO（约5%）．某同学设计了如下方案，分离样品中各种金属元素．请回答下列问题．（1）写出溶液B的溶质是_________．（2）参照以下框图形式进一步完成“溶液C”到“Al2O3”的流程（注明试剂、条件和操作）．（3）为了分析某硫酸渣中铁元素的含量，先将硫酸渣预处理，把铁元素还原成Fe2+，再用KMnO4标准溶液在酸性条件下进行氧化还原滴定．①判断到达滴定终点的现象是_________．②某同学称取2.000g硫酸渣，预处理后在容量瓶中配制成100mL溶液，移取25.00mL试样溶液，用0.0050mol•L﹣1KMnO4标准溶液滴定，达到滴定终点时，消耗标准溶液20.00mL，则残留物中铁元素的质量分数是_________．5．孔雀石主要含Cu2（OH）2CO3，还含少量Fe、Si的化合物．实验室以孔雀石为原料制备CuSO4•5H2O及CaCO3，步骤如下：请回答下列问题：（1）溶液A的金属离子有Cu2+、Fe2+、Fe3+．从下列所给试剂中选择：实验步骤中试剂①为_________（填代号），检验溶液A中Fe3+的最佳试剂为_________（填代号）．a．KMnO4b．（NH4）2S c．H2O2d．KSCN（2）由溶液C获得CuSO4•5H2O，需要经过加热蒸发、_________、过滤等操作．过滤时为了防止滤液飞溅，应_________．（3）制备CaCO3时，若实验过程中有氨气逸出，应选用下列_________装置吸收（填代号）．（4）欲测定溶液A中Fe2+的浓度，需要用容量瓶配制KMnO4标准溶液进行氧化还原滴定，配制时等液面接近容量瓶刻度线时，应该继续进行的操作是_________．滴定时需要用用KMnO4标准溶液润洗滴定管，润洗后的废液应从酸式滴定管的_________排出．6．（2013•厦门模拟）用黄铁矿（主要成分FeS2，铁元素化合价为+2）氧化焙烧后产生的硫酸渣制备铁黄颜料（主要成分为FeOOH），工业流程如下：（1）从物质分类的角度，FeOOH属于_________．（2）步骤②被氧化的元素是_________（填符号）．（3）步骤③中用氨水做沉淀剂得到pH﹣t（时间）变化曲线如图．已知反应过程中存在沉淀溶解平衡Fe（OH）2⇌Fe2++2OH﹣和氧化还原平衡4Fe2++O2+6H2O⇌4FeOOH+8H+．试从平衡移动的角度解释：线段1溶液pH快速下降的原因是_________，线段2溶液pH变化缓慢的原因是_________，线段3溶液pH急剧下降的原因是_________．（4）操作⑤是_________．（5）称取铁黄颜料0.3107g，用稀硫酸溶解后配成100mL溶液，每次取25.00mL溶液，用0.100 0mol•L﹣1的磺基水杨酸（H2Y）标准溶液滴定，三次滴定消耗标准溶液的平均体积为25.50mL，该产品的纯度为_________（已知：Fe3++3H2Y=[FeY2]﹣3+6H+）．7．（2014•郑州一模）平板电视显示屏生产过程中产生大量的废玻璃粉末，其中含有SiO2、Fe2O3、CeO2以及其他少量可溶于稀酸的物质．二氧化铈（CeO2）是一种重要的稀土氧化物，某课题组以此粉末为原料回收铈，设计实验流程如图：（1）第①步反应的化学方程式是_________，检验滤渣A是否洗净的方法是_________．（2）第②步反应的离子方程式是_________．（3）萃取是分离稀土元素的常用方法，化合物TBP作为萃取剂能将铈离子从水溶液中萃取出来．实验室进行萃取操作需要用到分液漏斗，分液漏斗在使用前需要进行的操作是_________；TBP是一种磷酸三丁酯，产物应该从分液漏斗的_________（填“上口倒出”或“下口倒出”）．（4）取上述流程中得到的Ce（OH）4产品0.5g，加硫酸溶解后，用0.1000mol•L﹣1FeSO4标准溶液滴定终点时（铈被还原为Ce3+），消耗20.00mL标准溶液，该产品中Ce（OH）4的质量分数为_________（保留小数点后一位）．8．（2010•天河区一模）天然大理石通常含有Fe2O3等杂质，工业上用大理石作原料时需要提纯，某研究性学习小组在老师的指导下，对大理石进行了提纯，设计了如下的实验步骤：请回答下列问题：（1）溶解大理石时，用硝酸而不用硫酸的原因是_________．（2）使用试剂A（溶质是共价化合物）调节pH值目的是让溶液中Fe3+沉淀完全，则试剂A是_________，试剂C为铵的正盐，则C是_________．（3）操作I的名称是_________，该操作中用到玻璃棒，玻璃棒在该实验中的作用是_________．（4）检验溶液B中是否含铁离子的操作方法是_________．（5）为了分析大理石中铁元素的含量，准确称取大理石，然后再将不溶物E预处理，使铁元素还原成Fe2+，再用KMnO4标准溶液在酸性条件下进行氧化还原滴定，反应的离子方程式是：5Fe2++MnO4﹣+8H+═5Fe3++Mn2++4H2O①滴定前是否要滴加指示剂？_________（填“是”或“否”），请说明理由_________．②滴定时用_________（填仪器编号）盛装KMnO4标准溶液．若定前滴定管尖嘴中有气泡，滴定后气泡消失，则测定结果_________（填“偏高”或“偏低”或“不变”）．9．（2011•安庆三模）在生产硫酸的钒废催化剂中，部分钒仍以V2O5形式存在，还有部分以VOSO4形式存在，约占总钒的30%～70%．工业上对废钒催化剂回收处理的工艺流程如下：回答下列问题：（1）“酸浸”是将钒废催化剂中V2O5转变成可溶于水的VOSO4（完全电离），请写出该反应的离子方程式_________；酸浸液经分离净化后与水浸液合并，用氯酸钾氧化，使VOSO4氧化成可溶于水的（VO2）2SO4[（VO2）2SO4完全电离，氯元素被还原为Cl﹣]，请写出该反应的离子方程式：_________．（2）加入适量的NH4Cl，钒以偏钒酸铵（NH4VO3）的形式沉淀析出．经过滤、焙烧可得到红棕色产品V2O5．在整个工业生产中没有涉及到的反应有_________（填字母）A．化合反应B．分解反应C．复分解反应D．置换反应（3）在含有18.5gV2O5的样品中滴加60.00mL浓度为10.00mol•L﹣1HCl溶液，恰好完全反应（杂质不与盐酸反应），生成2.24L（标准状况）氯气，则生成物中V的化合价为_________．（4）上述滴加盐酸过程需要用滴定管，滴定管也常用于测定一定体积溶液中某溶质的含量，如果用蒸馏水洗涤滴定管后，就直接加入标准溶液进行滴定，则对滴定结果的影响是_________．若锥形瓶用蒸馏水洗涤后，就直接装入待测溶液进行滴定，则对滴定结果的影响是_________（以上填“偏高”、“偏低”或“无影响”）．高考实验探究之氧化还原滴定训练答案解析1 解：25mLNa2SO3溶液中亚硫酸钠消耗的高锰酸钾的物质的量为：0.4mol/L×0.040L=0.016mol，根据反应方程式：5SO32﹣+2MnO4﹣+6H+═5SO42﹣+2Mn2++3H2O5 2n 0.016moln（SO32﹣）==0.04mol，250mL亚硫酸钠溶液中含有亚硫酸钠的物质的量为：0.04mol×=0.4mol，样品中含有的亚硫酸钠的质量为：m（SO32﹣）=126g/mol×0.4mol=50.4g，ω（SO32﹣）=×100%=80%，故答案为：80%．2．解：（1）氧化钠中钠元素的含量高于过氧化钠，故氯化中杂质氧化钠的含量越高，故答案为：高；（2）设样品中过氧化钠的质量为m g，则：2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑，2×78g 22.4Lm g b L2×78 g：m g=22.4L：b L解得m=样品中过氧化钠的质量分数==，故答案为：；（3）Na2O2溶于水后已迅速释放O2，发生自身氧化还故答案为：Na2O2溶于水后已迅速释放O2，发生自身3解：（1）设TiCl4的系数为1，根据元素守恒，TiO2•xH2O的系数为1，HCl的系数为4；再根据O元素守恒，可知H2O的系数为（2+x），故答案为：TiCl4+（x+2）H2O⇌TiO2•xH2O+4HCl；（2）溶液中生成TiO2•xH2O沉淀，固体具有较强的吸附能力，会吸附溶液中的Cl﹣离子，可通过检验Cl﹣离子的方法检验沉淀是否被洗净，检验沉淀是否洗净的方法是，取少量洗涤液，检验溶液中溶解的离子是否还存在，故答案为：取少量最后一次水洗液，滴加AgNO3溶液，不产生白色沉淀，说明Cl﹣已除净；（3）铁离子易水解，配制溶液时先加一些硫酸，使溶液呈酸性，抑制NH4Fe（SO4）2水解，配制一定物质的量浓度的溶液，配制溶液使用的仪器除天平、药匙、玻璃棒、烧杯、量筒、容量瓶和胶头滴管等，故答案为：抑制NH4Fe（SO4）2水解；a、c；（4）因为是用KSCN作指示剂，终点时NH4Fe（SO4）2不再反应，生成血红色的Fe（SCN）3，故答案为：溶液变为红色，且半分钟不褪4．解：（1）废渣主要化学成分为SiO2（约45%）、Fe2O3（约40%）、Al2O3（约10%）和MgO（约5%）；加入过量盐酸，Fe2O3碱性氧化物，Al2O3两性氧化物、MgO碱性氧化物都和过量的盐酸反应生成的溶液中含有溶质为：MgCl2、AlCl3、FeCl3和过量HCl；故答案为：MgCl2、AlCl3、FeCl3、HCl；（2）依据废渣溶于过量盐酸得到溶液B中含有溶质为：MgCl2、AlCl3、FeCl3和过量HCl；B溶液中加入氢氧化钠溶液，调节溶液PH=3.7后，生成氢氧化铁沉淀；和滤液MgCl2、AlCl3和过量HCl；在加入过量氢氧化钠溶液，过滤得到滤液中为NaCl，NaAlO2；通入二氧化碳气体生成氢氧化铝沉淀，过滤得到氢氧化铝沉淀，灼烧得到Al2O3；依据流程图画出；，故答案为：；（3）①因KMnO4标准溶液本身就是一种指示剂，滴入最后一滴溶液变为紫色；故答案为：与滴下最后一滴KMnO4标准溶液时，溶液颜色变为紫红色，且在半分钟内不褪色；②利用关系式法计算：5Fe2+～～～～MnO4﹣2×10﹣5mol 1.000×10﹣2mol•L﹣1×0.01L×4铁元素的质量为：2×10﹣3mol×56g/mol=1.12×10﹣1g；铁元素的质量分数为×100%=5.6%，故答案为：5.6%；5．解：（1）由溶液B加入CuO可生成氢氧化铁沉淀可知，B应为含Fe3+的溶液，则试剂①应将Fe2+氧化为Fe3+，为不引入新的杂质，可用H2O2为氧化剂，可用KSCN检验Fe3+，故答案为：c；d；（2）由溶液制取晶体，需经过加热浓缩，冷却结晶才可得到，过滤时为了防止滤液飞溅，应使漏斗下端玻璃管与烧杯壁紧靠，故答案为：冷却结晶；使漏斗下端玻璃管与烧杯壁紧靠；（3）氨气极易溶于水，且氨气有刺激性气味，防止污染大气，要有尾气处理装置，选用倒置的漏斗且紧贴水面，目的是防止倒吸，故答案为：b；（4）配制溶液时要进行定容，可用胶头滴管向容量瓶中滴加蒸馏水，至溶液的凹液面正好与刻度线相平，润洗滴定管时，为充分润洗，应将润洗液从下口排出，故答案为：用胶头滴管向容量瓶中滴加蒸馏水，至溶液的凹液面正好与刻度线相平；下口．6解：（1）根据铁黄的组成，从物质的分类的角度看FeOOH为纯净物或化合物，故答案为：纯净物或化合物；（2）从流程图中可知，第②步反应物为FeS2和Fe3+，产物为Fe2+和S，所以根据元素化合价变化可知被氧化的元素是S，故答案为：S；（3）根据流程图可知步骤③中，添加的反应物是氨水和空气，所以线段1溶液的pH快速下降的原因是沉淀溶解平衡Fe（OH）2⇌Fe2++2OH﹣向生成Fe（OH）2的方向移动，pH快速下降，随着空气的通入，溶液中沉淀溶解平衡：Fe（OH）2⇌Fe2++2OH﹣和氧化还原反应平衡：4Fe2++O2+6H2O⇌4FeOOH+8H+，两个平衡生成的OH﹣和H+的速率相当，所以线段2溶液pH的变化缓慢；由图示可知，线段3的pH最终小于7，则说明反应体系中已经没有Fe（OH）2，残留Fe2+促使氧化还原平衡向右移动，产生大量的H+，故答案为：沉淀溶解平衡Fe（OH）2⇌Fe2++2OH﹣向生成Fe（OH）2的方向移动，pH快速下降；溶液中沉淀溶解平衡产生的OH﹣和氧化还原平衡产生H+的速率相当；体系中已经没有Fe（OH）2，残留Fe2+促使氧化还原平衡向右移动，产生大量的H+；（4）根据流程图中的提示信息“向滤渣加水”，应为洗涤沉淀的操作，故答案为：洗涤；（5）n（H2Y）=0.0255L×0.100 0mol•L﹣1=0.00255mol，根据反应的方程式Fe3++3H2Y=[FeY2]﹣3+6H+，可知100mL溶液含有n（Fe3+）=，m（Fe3+）=×89g/mol=0.3026g，则样品纯度==97.4%，故答案为：97.4%．7 解：废玻璃粉末中含有SiO2、Fe2O3、CeO2，向其中加入稀盐酸，Fe2O3反应变成FeCl3，溶于水，滤渣A的成分为SiO2、CeO2（第①步），第②步向滤渣A中加稀硫酸和H2O2，SiO2不反应，CeO2反应变成Ce3+，加碱以Ce（OH）3形式沉淀出（第③步），Ce（OH）3和氧气反，生成Ce（OH）4，经过滤、洗涤、干燥得到纯净的Ce（OH）4；（1）第①步中只有Fe2O3和盐酸发生反应，反应方程式为：Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O；Fe2O3反应变成FeCl3，溶于水，滤渣A的成分为SiO2、CeO2，检验滤渣A是否洗净，只要检验最后一次洗涤液中是否还含有Fe3+即可，若含有Fe3+证明没有洗涤干净，方法：取最后一次洗涤液，滴加KSCN溶液，若不出现红色，则已洗净，反之，未洗净；故答案为：Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O；取最后一次洗涤液，滴加KSCN溶液，若不出现红色，则已洗净，反之，未洗净；（2）第②步反应物有CeO2和H2O2，在酸性条件下反应，分析化合价：Ce由+4价下降到+3价，那么H2O2中一定要有化合价升高的元素，O由﹣1价升高到0价，有O2生成，该反应在酸性条件下进行，方程式为：2CeO2+H2O2+6H+=2Ce3++O2↑+4H2O，故答案为：2CeO2+H2O2+6H+=2Ce3++O2↑+4H2O；（3）分液漏斗在使用前需要进行的操作是：检查是否漏液；萃取分液后，下层液体从下口流出，上层液体从上口倒出，化合物TBP作萃取剂将铈离子从水溶液中萃取出来，TBP的密度比水小，故分液后铈离子的TBP溶液在上层，从分液漏斗的上口倒出，故答案为：检查是否漏液；上口倒出；（4）Ce（OH）4产品加硫酸溶解后，Ce（OH）4溶解成Ce4+，和FeSO4发生反应：Ce4++Fe2+=Ce3++Fe3+，由原子守恒知n（Ce（OH）4）=n（Ce4+）=n（FeSO4）=0.1000mol•L﹣1×0.02000L=0.002000mol；m（Ce（OH）4）=n（Ce（OH）4）×M（Ce（OH）4）=0.002000mol×209g•mol﹣1=0.418g该产品中Ce（OH）4的质量分数=×100%=×100%=83.2%，故答案为：83.2%．8．解：（1）大理石和硝酸反应生成可溶性的硝酸钙，硫酸和大理石反应生成微溶的硫酸钙阻止了进一步的反应，所以溶解大理石时，用硝酸而不用硫酸．故答案为：硫酸钙微溶于水．（2）使用试剂A（溶质是共价化合物）调节pH值目的是让溶液中Fe3+沉淀完全，则试剂A应是呈碱性的共价化合物氨水；试剂C为铵的正盐，且能和钙离子反应生成碳酸钙，所以试剂C是碳酸铵．故答案为：氨水，碳酸铵．（3）分离固体和液体的方法是过滤；玻璃棒有引流的作用．故答案为：过滤，引流．（4）三价铁离子用硫氰化钾溶液检验，检验方法是：取少量滤液，向其中加入硫氰化钾溶液，溶液不变红色，说明滤液中不含Fe3+，溶液变红色，说明滤液中含Fe3+．故答案为：检验方法是：取少量滤液，向其中加入硫氰化钾溶液，溶液不变红色，说明滤液中不含Fe3+，溶液变红色，说明滤液中含Fe3+．（5）①高锰酸钾是紫红色液体，二价锰离子无色，反应达到终点时，高锰酸钾的紫红色褪去，所以可根据高锰酸钾颜色的变化判断终点，故不需要指示剂．KMnO4溶液的紫红色可指示反应终点故答案为：否，KMnO4溶液的紫红色可指示反应终点．②酸性高锰酸钾溶液呈酸性，所以应选酸式滴定管，故选b；若定前滴定管尖嘴中有气泡，滴定后气泡消失，高锰酸钾溶液的体积偏大，导致测定结果偏高．故答案为：b，偏高．9解：（1）根据题意和流程图中的转化，“酸浸”是将钒废催化剂中V2O5转变成可溶于水的VOSO4，发生了氧化还原反应；含VOSO4的酸浸液经分离净化后与水浸液（含VOSO4）合并，用氯酸钾氧化，使VOSO4氧化成完全电离可溶于水的（VO2）2SO4，氯元素被还原为Cl﹣，根据化合价的升降写出离子方．故答案为：V2O5+SO32﹣+4H+=2VO2++SO42﹣+2H2O C1O3﹣+6VO2++3H2O=6VO2++6H++C1﹣；（2）整个工业生产中涉及的反应类型有复分解反应（加入氯化铵）、氧化还原反应（加入亚硫酸钠、加入氯酸钾）；不涉及化合反应、置换反应．故答案为：A、D（3n（V205）=18.2g/182g•mol﹣1=0.1mo1，n（Cl2）=2.24L/22.4L•mol﹣1=0.1 mol，五氧化二钒把浓盐酸氧化为氯气，本身被还原的价态是所求的化合价，根据氧化还原反应中的电子守恒，设反应后V的化合价为x，根据电子得失守恒得：0.1 mol×2=0.1 mol×2（5一x），则x=+4．故答案为；+4价；（4）滴定管是准确量取、准确测定溶液体积所使用的一种量具，蒸馏水洗涤后必须用待装液洗涤后方可装标准液，否则会稀释标准液，使结果偏高；锥形瓶中蒸馏水不影响待测液溶质的量，故答案：偏高；无影响；。