2021届高考化学一轮专项提升：定量综合实验 (解析版)

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 ℃时发生分解反应；

60～80 ℃②M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。

Ⅰ.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－1EDTA(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”)。

Ⅱ.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Cu 2SO 3·CuSO 3·2H 2O 。检验产品已水洗完全的操作是______________________________。 【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BaCl 2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）Cu 2＋～Y 4－

，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SO 2

，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．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_________________________。

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)。

【答案】（1）①品红溶液验证X中是否含有CO2

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。②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Ⅲ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．亚硝酰氯(NOCl，熔点：－64.5 ℃，沸点：－5.5 ℃)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Ⅲ、Ⅳ中均为浓硫酸)：