第十章　微题型94　定量实验-物质的组成、含量和产率计算

微题型94定量实验——物质的组成、含量和产率计算1．为测定人体血液中Ca2＋的含量，设计了如下方案，有关反应的化学方程式为2KMnO4＋5H2C2O4＋3H2SO4=K2SO4＋2MnSO4＋10CO2↑＋8H2O。若血液样品为15mL，滴定生成的草酸消耗1mmol·L－1的KMnO4溶液15.0mL，则这种血液样品中含钙量为()血液样品eq\o(→,\s\up7(稀释))试样eq\o(→,\s\up7(NH42C2O4),\s\do5(过滤，洗涤))CaC2O4eq\o(→,\s\up7(稀硫酸))H2C2O4eq\o(→,\s\up7(用H2SO4酸化的KMnO4溶液滴定))记录数据A．2.5mmol·L－1 B．1mmol·L－1C．0.3mmol·L－1 D．3.5mmol·L－1答案A解析根据反应2KMnO4＋5H2C2O4＋3H2SO4=K2SO4＋2MnSO4＋10CO2↑＋8H2O和1molCaC2O4生成1molH2C2O4，可得2KMnO4～5Ca2＋，故含钙量为eq\f(1mmol·L－1×15.0×10－3L×5,15×10－3L×2)＝2.5mmol·L－1。2．优氯净(二氯异氰尿酸钠)是一种适用范围广，高效的杀菌消毒剂。常温下为白色固体，难溶于冷水。实验室常用高浓度的NaClO溶液和eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(CNO))3H3固体，在10℃时反应制备二氯异氰尿酸钠，实验装置如图所示(部分夹持装置略)。已知：2NaClO＋(CNO)3H3=(CNO)3Cl2Na＋NaOH＋H2O回答下列问题：(1)仪器a的名称为________________。(2)装置A中发生反应的离子方程式为__________________________________________________________________________________________________________________________。(3)待装置B中出现________________________现象时，可由三颈烧瓶上口加入(CNO)3H3固体；反应过程中仍需不断通入Cl2的理由是________________________________________________________________________________________________________________________。(4)反应结束后，装置B中的浊液经________、________、干燥得粗产品。上述装置存在一处缺陷会导致装置B中NaOH利用率降低，改进的方法是___________________________________________________________________________________________________________。(5)有效氯含量是判断产品质量的标准。实验通过下列方法测定有效氯含量。原理为C3N3O3Cleq\o\al(－,2)＋H＋＋2H2O=C3H3N3O3＋2HClO、HClO＋2I－＋H＋=I2＋Cl－＋H2O、I2＋2S2Oeq\o\al(2－,3)=S4Oeq\o\al(2－,6)＋2I－。准确称取1.1200g样品，配成250.0mL溶液；取25.00mL上述溶液于碘量瓶中，加入适量稀硫酸和过量KI溶液，密封在暗处静置5min；用0.1000mol·L－1Na2S2O3标准溶液滴定至溶液呈微黄色，加入淀粉指示剂继续滴定至终点，消耗Na2S2O3溶液20.00mL。①该样品的有效氯为________(有效氯＝eq\f(测定中转化为HClO的氯元素质量×2,样品的质量)×100%，保留三位有效数字)。②若在检测中加入稀硫酸的量过少，将导致样品的有效氯测定值________(填“偏高”或“偏低”)。答案(1)恒压滴液漏斗(2)ClOeq\o\al(－,3)＋5Cl－＋6H＋=3Cl2↑＋3H2O(3)液面上方有黄绿色气体使反应生成的NaOH再次生成NaClO，提高原料的利用率(4)过滤冰水洗涤在装置A、B之间加装盛有饱和食盐水的洗气瓶(5)①63.4%②偏低解析(3)B主要是NaOH溶液与氯气反应生成次氯酸钠，当装置B中出现液面上方有黄绿色气体时，说明NaOH反应完全，生成较多的次氯酸钠，可由三颈烧瓶上口加入(CNO)3H3固体，根据化学方程式2NaClO＋(CNO)3H3=(CNO)3Cl2Na＋NaOH＋H2O，反应中不断生成NaOH，因此反应过程中仍需不断通入Cl2使反应生成的NaOH再次生成NaClO，提高原料的利用率。(4)为防止二氯异氰尿酸钠溶于水，又根据二氯异氰尿酸钠难溶于冷水，因此装置B中的浊液经过滤、冰水洗涤、干燥得粗产品。挥发出的HCl和NaOH反应，导致装置B中NaOH利用率降低，因此改进的方法是在装置A、B之间加装盛有饱和食盐水的洗气瓶。(5)①根据已知的化学方程式，得关系式：HClO～I2～2S2Oeq\o\al(2－,3)，得到n(HClO)＝eq\f(1,2)×0.1000mol·L－1×20.00×10－3L＝10－3mol，该样品的有效氯为eq\f(10－3mol×35.5g·mol－1×\f(250.0mL,25.00mL)×2,1.1200g)×100%≈63.4%。②若在检测中加入稀硫酸的量过少，导致生成的HClO、I2偏少，消耗的Na2S2O3标准溶液体积偏小，导致样品的有效氯测定值偏低。3．某学习小组利用如图装置(夹持装置略去)测定某铁硫化物(FexSy)的组成。[实验步骤](1)组装仪器：上述四个装置的正确连接顺序为________(填字母)。(2)检査装置气密性：操作方法为_____________________________________________________________________________________________________________________________。(3)加入药品，开始实验：应先__________________________________________________，一段时间后再__________________________________________________________________。(4)停止反应：当硬质玻璃管中固体质量不再改变时，停止加热，继续通入一段时间O2的目的是________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(5)测定S元素的质量：将B中所得溶液加水配制成250mL溶液，取25.00mL所配溶液，加入足量的双氧水，再加入足量盐酸酸化的BaCl2溶液，将所得沉淀过滤、洗涤、干燥，称其质量为2.33g。之前所取铁硫化物的质量为6g，则FexSy的化学式为________。[实验反思与再探究](6)有同学认为步骤(5)可以设计为：取25.00mL所配溶液，加入足量的BaCl2溶液，将所得沉淀过滤、洗涤、干燥，称得BaSO3沉淀的质量。你认为此方案是否合理________(填“是”或“否”)，理由是_____________________________________________________________________________________________________________________________________________。(7)有同学为了继续探究反应后硬质玻璃管中固体的成分，他将固体取出，完全溶于稀硫酸中，再向溶液中加入K3[Fe(CN)6]溶液，未观察到明显现象，则硬质玻璃管中所发生反应的化学方程式为______________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案(1)ADCB(2)(用带止水夹的胶管)封住B的出气口，(保证分液漏斗不断水的情况下)从分液漏斗向烧瓶加水；若某时水不再流下，则装置的气密性良好(3)打开分液漏斗旋塞(或制氧气)点燃酒精喷灯(或加热)(4)使生成的SO2全部被NaOH溶液吸收(5)FeS2(6)否SOeq\o\al(2－,3)可能被氧化(7)4FeS2＋11O2eq\o(=,\s\up7(高温))2Fe2O3＋8SO2解析该实验的目的是测定某铁硫化物(FexSy)的组成。观察所给装置，A为产生氧气的装置，氧气进入C与铁硫化物反应生成二氧化硫，B的作用即为吸收二氧化硫，计算硫的质量，得出铁硫化物(FexSy)的组成。(1)氧气进入C前先除去水蒸气，再与铁硫化物反应生成二氧化硫，通过计算硫的质量，得出铁硫化物(FexSy)的组成。题给四个装置的正确连接顺序为ADCB。(4)因为本实验的关键是准确测得硫的质量，故继续通入一段时间O2的目的是使生成的SO2全部被NaOH溶液吸收。(5)所得沉淀为BaSO4，为2.33g，即0.01mol。故250mL溶液中n(S)＝0.1mol,6g铁硫化物中S的质量为3.2g，则Fe的质量为2.8g，即0.05mol，故x∶y＝1∶2，则FexSy的化学式为FeS2。(7)由题意知，溶液中没有Fe2＋，则铁应被氧化成＋3价，为Fe2O3，故硬质玻璃管中发生反应的化学方程式为4FeS2＋11O2eq\o(=,\s\up7(高温))2Fe2O3＋8SO2。4．氢化铝锂(LiAlH4)是有机合成中的重要还原剂。某课题组设计实验制备氢化铝锂并测定其纯度。已知：氢化铝锂、氢化锂遇水都剧烈反应并产生同一种气体。Ⅰ.制备氢化锂选择图1中的装置制备氢化锂(有些装置可重复使用)：(1)装置的连接顺序(从左至右)为A→________________。(2)检查好装置的气密性，点燃酒精灯前需进行的实验操作是___________________________。(3)写出制备氢化锂的化学方程式：_______________________________________________________________________________________________________________________________。Ⅱ.制备氢化铝锂1947年，Schlesinger、Bond和Finholt首次制得氢化铝锂，其方法是使氢化锂与无水三氯化铝按一定比例在乙醚中混合，搅拌，充分反应后，经一系列操作得到LiAlH4晶体。(4)写出氢化锂与无水三氯化铝反应的化学方程式：__________________________________。Ⅲ.测定氢化铝锂产品(不含氢化锂)的纯度(5)按图2装配仪器、检查装置气密性并装好药品(Y形管中的蒸馏水足量，为了避免氢化铝锂遇水发生爆炸，蒸馏水中需掺入四氢呋喃作稀释剂)，启动反应的操作是________________。读数之前，上下移动量气管右侧的容器，使量气管左、右两侧的液面在同一水平面上，其目的是___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(6)在标准状况下，反应前量气管读数为V1mL，反应完毕并冷却之后，量气管读数为V2mL。该样品的纯度为________(用含a、V1、V2的代数式表示)。如果起始读数时俯视刻度线，测得的结果将________(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。答案(1)D→B→C→B→E(2)打开装置A中分液漏斗的活塞，一段时间后，用小试管在装置E的水槽中收集气体并验纯(3)2Li＋H2eq\o(=,\s\up7(△))2LiH(4)4LiH＋AlCl3=LiAlH4＋3LiCl(5)倾斜Y形管，将蒸馏水(掺入四氢呋喃)全部注入ag产品中确保量气管内气体的压强与大气压强相等，减少实验误差(6)eq\f(19V2－V1,448a)%偏高解析(1)氢化锂遇水能够剧烈反应，因此生成的氢气需要干燥，并除去其中混有的H2S，因此需要先通过氢氧化钠溶液除去硫化氢气体，再通过浓硫酸干燥，然后在装置C中发生反应生成氢化锂，为防止水蒸气进入装置C，后面需要接干燥装置B，最后用排水集气法收集未反应的氢气，装置的连接顺序(从左至右)为A→D→B→C→B→E。(2)检查好装置的气密性，点燃酒精灯前需要首先制备氢气，并检验氢气的纯度。(6)氢化铝锂遇水