2021届高考化学一轮专项提升：定量综合实验 (解析版)

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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；

②M可由胆矾和SO2为原料制备，反应原理为3Cu2＋＋6H2O＋3SO2=====
60～80 ℃
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－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”)。

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)。
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（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______________________________。

【答案】（1）250cVw 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＝cV1 000 mol×250 g·mol－1w g×25.00 mL250 mL×100%
＝250cVw%。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
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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、Na2CO
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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
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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
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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Fe
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＋，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 L22.4 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 mol24.0 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)：
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（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。
装置Ⅰ
装置Ⅱ
烧瓶中 分液漏斗中

制备纯净Cl2 MnO2 浓盐酸 ①____
____

制备纯净NO Cu 稀硝酸 ②____
____

（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)。
②装置Ⅳ、Ⅴ除可进一步干燥NO、Cl2外，另一个作用是________。
③有人认为可以将装置Ⅳ中浓硫酸合并到装置Ⅴ中，撤除装置Ⅳ，直接将NO、
Cl2通入装置Ⅴ中，你同意此观点吗？________(填同意或不同意)，原因
是_______________________________。
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④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Ⅷ吸收尾气时，NOCl发生反应的化学方程式为_________________。
（5）有人认为装置Ⅷ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Ⅷ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)
②已知常温下，Ksp(AgCl)＝1.8×10－10，Ksp(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
________。
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【答案】（1）①饱和食盐水 ②H2O
（2）①e→f→c→b→d(e，f可互换) ②通过观察气泡的多少调节两种气体的
流速 ③不同意 NO与Cl2反应生成的NOCl可溶于浓硫酸 ④用Cl2排尽装
置内的空气，以防NO与氧气反应

（3）Ⅰ
（4）NOCl＋2NaOH===NaCl＋NaNO2＋H2O
（5）NO＋MnO－4===NO－3＋MnO2↓
（6）①78.8 ②9.0×10－6 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Ⅱ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Ⅱ中的试剂是水；

（2）NOCl，熔点：－64.5 ℃，沸点：－5.5 ℃，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。②通过观察装置Ⅳ、Ⅴ气泡的多少调节两种气体的流速；③
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Ⅴ中；④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；