天津专用2024高考化学二轮复习专题能力训练12综合实验探究含解析

PAGE6-专题实力训练十二综合试验探究非选择题(共4小题,共100分)1.(2024河南高三模拟)(25分)摩尔盐的成分为(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O(M=392g·mol-1),常作氧化还原滴定剂。学校购买了一批摩尔盐样品(假设杂质不参加反应),某学习小组拟设计试验方案测定其纯度:方案1:沉淀法。甲同学精确称量肯定质量样品溶于适量的蒸馏水,滴加适量BaCl2溶液至SO42-(1)检验SO42-是否完全沉淀的操作是

方案2:滴定法。乙同学精确称取mg摩尔盐样品溶于蒸馏水配制成250mL溶液,量取25.00mL所配制溶液放入锥形瓶中,滴加适量的稀硫酸,用cmol·L-1KMnO4溶液滴定至终点,消耗KMnO4溶液的体积为VmL。(2)用KMnO4溶液滴定时应选用(填“酸式”或“碱式”)滴定管,写出滴定反应的离子方程式:

。

(3)该样品的纯度为。

(4)若用待测液润洗锥形瓶,测得结果(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。

方案3:量气法。丙同学精确称量4.0g样品按下图所示装置进行试验。(5)①橡胶管L的作用是

。

②B中液体可以是(填字母)。

a.饱和食盐水b.四氯化碳c.煤油 d.饱和氯化铵溶液③当A中样品完全反应后,待装置冷却至室温,测得NH3的体积为448mL(已折合成标准状况)。依据上述数据计算,该产品的纯度为。

答案:(1)静置后,在上层清液中接着滴加氯化钡溶液,若无沉淀产生,证明SO4(2)酸式MnO4-+5Fe2++8H+Mn2++5Fe3++4H2(3)1960cV(4)偏高(5)①平衡压强,使分液漏斗中溶液顺当滴下,同时减小滴入液体排出气体体积对试验结果的影响②bc③98%解析:(1)检验SO42-是否完全沉淀的操作:静置后,在上层清液中接着(2)高锰酸钾为强氧化性物质,不能运用碱式滴定管盛装,否则会腐蚀橡胶管,应运用酸式滴定管盛装,滴定时发生反应的离子方程式为MnO4-+5Fe2++8H+Mn2++5Fe3++4H2(3)25.00mL溶液消耗的KMnO4为cV1000mol,依据方程式可知Fe2+为cV200mol,原250mL溶液中含有Fe2+为cV20mol,即摩尔盐的物质的量也为cV20mol,其质量为392cV20g,纯度为(4)若用待测液润洗锥形瓶,消耗标准液的体积会变大。(5)①橡胶管L可以平衡压强,使分液漏斗中溶液顺当滴下,同时也可以削减因滴入液体排出气体体积对试验结果的影响。②该试验中滴入烧碱溶液产生的气体为氨气,故所选用液体不能与氨气反应,也不能溶解氨气。③标准状况下NH3的体积为448mL,物质的量为0.02mol,依据原子守恒可知摩尔盐为0.01mol,其质量为3.92g,纯度为3.92g÷4.0g×100%=98%。2.(25分)某探讨学习小组要制备一种在水中溶解度很小的黄色化合物[Fex(C2O4)y·zH2O],并用滴定法测定其组成。已知H2C2O4在温度高于90℃时易发生分解。试验操作如下:步骤一:将图甲分液漏斗中的草酸溶液滴入锥形瓶内,可生成黄色沉淀;步骤二:称取黄色产物0.841g放入锥形瓶中,加入足量的硫酸并水浴加热至70~85℃。待固体全部溶解后,用胶头滴管吸出一滴溶液点在点滴板上,用铁氰化钾溶液检验,无蓝色沉淀产生;步骤三:用0.080mol·L-1KMnO4标准液滴定步骤二所得的溶液;步骤四:向步骤三滴定后的溶液中加入足量Zn粉和硫酸,几分钟后用胶头滴管吸出一滴点在点滴板上,用KSCN溶液检验,若不显红色,过滤除去Zn粉,并用稀硫酸洗涤Zn粉,将洗涤液与滤液合并,用0.0800mol·L-1KMnO4标准液滴定,用去高锰酸钾标准液10.00mL。(1)步骤一中将沉淀从反应混合物中分别出来的操作名称是。

(2)步骤二中水浴加热并限制温度70~85℃的理由是,加铁氰化钾溶液无蓝色沉淀产生,此操作的目的是。

(3)步骤三盛装KMnO4标准液的滴定管在滴定前后的液面如图乙所示,则消耗KMnO4标准液的体积为,该滴定管为(填“酸式”或“碱式”)滴定管。

(4)步骤四中滴定时发生反应的离子方程式为。若不合并洗涤液,则消耗KMnO4标准液的体积将(填“增大”“减小”或“不变”)。由以上数据计算黄色化合物的化学式为。

答案:(1)过滤(2)加快固体溶解,同时防止草酸分解用铁氰化钾溶液检验Fe2+的存在,防止Fe2+干扰草酸的测定(3)25.00mL酸式(4)MnO4-+5Fe2++8H+Mn2++5Fe3++4H2O减小Fe4(C2O4)5·10H2解析:(1)分别固体和液体的操作是过滤。(2)由于H2C2O4在温度高于90℃时易发生分解,所以须要水浴加热并限制温度至70~85℃,同时可加快固体溶解。用铁氰化钾溶液检验Fe2+的存在,以防止Fe2+干扰草酸的测定。(3)由图乙可知,消耗高锰酸钾溶液的体积为25.80mL-0.80mL=25.00mL;滴定液是高锰酸钾标准溶液,该溶液具有强氧化性,只能选用酸式滴定管。(4)步骤四是用高锰酸钾溶液滴定Fe2+,滴定时反应的离子方程式为MnO4-+5Fe2++8H+Mn2++5Fe3++4H2O;洗涤液中残留少许Fe2+,若不合并洗涤液,则消耗KMnO4标准液的体积将削减;依据离子方程式MnO4-+5Fe2++8H+Mn2++5Fe3++4H2O,可知关系式MnO4-~5Fe2+,其中n(MnO4-)=0.0800mol·L-1×0.01L=0.0008mol,即n(Fe2+)=0.0008mol×5=0.0040mol,则样品中n(Fe)=0.0040mol。步骤三中,依据方程式:2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO42MnSO4+K2SO4+10CO2↑+8H2O可得到转化关系:2KMnO4~5H2C2O4,即n(H2C2O4)=52n(KMnO4)=0.0800mol·L-1×0.025L×52=0.005mol,则样品中含草酸根离子的物质的量为0.005mol。依据质量守恒定律可知,0.841g样品中结晶水的物质的量为0.841g-0.0040mol×56g·mol-1-0.005mol×88g·mol-118g3.(2024河北唐山一中高三冲刺卷)(25分)三硫代碳酸钠(Na2CS3)常用作杀菌剂、沉淀剂。某小组设计试验探究三硫代碳酸钠的性质并测定其溶液的浓度。试验1:探究Na2CS3的性质。步骤操作及现象①取少量Na2CS3固体溶于蒸馏水配制成溶液并分成两等份②向其中一份溶液中滴加几滴酚酞溶液,溶液变红色③向另一份溶液中滴加酸性KMnO4溶液,紫色褪去(1)H2CS3是(填“强”或“弱”)酸。

(2)已知步骤③的氧化产物是SO42-,写出该反应的离子方程式: (3)某同学取步骤③所得溶液放入试管中,滴加足量盐酸、BaCl2溶液产生白色沉淀,他认为通过测定产生的白色沉淀的质量即可求出试验所用Na2CS3的量,你是否同意他的观点并说明理由:

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试验2:测定Na2CS3溶液的浓度。按如图所示连接好装置,取50mLNa2CS3溶液置于A中,打开仪器d的活塞,滴入足量2.0mol·L-1稀硫酸,关闭活塞。已知:Na2CS3+H2SO4Na2SO4+CS2+H2S↑;CS2和H2S均有毒;CS2不溶于水,沸点为46℃,与CO2某些性质相像,与NaOH反应生成Na2COS2和H2O。(4)盛放Na2CS3溶液的仪器名称是,B中发生反应的离子方程式是。(5)反应结束后打开活塞K,再缓慢通入热N2一段时间,其目的是。(6)为了计算Na2CS3溶液的浓度,对B中混合物进行过滤、洗涤、干燥、称重,得19.2g固体,则A中Na2CS3的物质的量浓度为。

(7)分析上述试验方案,还可以通过测定C中溶液质量的增加值来计算Na2CS3溶液的浓度,若反应结束后将通热N2改为通热空气,计算值(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。

答案:(1)弱(2)5CS32-+24MnO4-+52H+5CO2↑+15SO4(3)不同意,因为KMnO4溶液用硫酸酸化,含有SO42-(4)三颈烧瓶Cu2++H2SCuS↓+2H+(5)将装置中残留的H2S、CS2全部排入后续装置中,使其被完全汲取(6)4.0mol·L-1(7)偏高解析:(1)依据试验中信息:向其中一份溶液中滴加几滴酚酞溶液,溶液变红色,说明Na2CS3为强碱弱酸盐,水解使溶液呈碱性,故H2CS3是弱酸。(2)已知步骤③向Na2CS3溶液中滴加酸性KMnO4溶液,紫色褪去,氧化产物是SO42-,还原产物为Mn2+,同时应产生二氧化碳气体,依据氧化还原反应原理进行配平得该反应的离子方程式为5CS32-+24MnO4-+52H+5CO2(3)某同学取步骤③所得溶液加入试管中,滴加足量盐酸、BaCl2溶液产生白色沉淀,但因为KMnO4溶液用硫酸酸化,含有SO42-,会引起试验误差,故依据白色沉淀的质量不能求出试验所用Na2(4)依据仪器的结构可知,盛放无水CaCl2的仪器的名称是干燥管,A中发生反应Na2CS3+H2SO4Na2SO4+CS2+H2S↑,气体进入B中,H2S与硫酸铜反应生成硫化铜沉淀和硫酸,故B中发生反应的离子方程式是Cu2++H2SCuS↓+2H+。(5)反应结束后打开活塞K,再缓慢通入热N2一段时间,将装置中残留的H2S、CS2全部排入后续装置中,使其被完全汲取。(6)为了计算Na2CS3溶液的浓度,对B中混合物进行过滤、洗涤、干燥、称重,得19.2g固体,n(H2S)=n(CuS)=19.2g96g·mol-1=0.2mol,依据反应Na2CS3+H2SO4Na2SO4+CS2+H2S↑,可知n(Na2CS3)=n(H2S)=0.2mol,则A中Na2(7)分析上述试验方案,还可以通过测定C中溶液质量的增加值来计算Na2CS3溶液的浓度,若反应结束后将通热N2改为通热空气,空气中含有的CO2能被氢氧化钠溶液汲取,导致C中的质量偏大,从而使求得的Na2CS3的物质的量偏大,因此通过测定C中溶液质量的增加值来计算Na2CS3溶液的浓度时,计算值偏高。4.(2024山东潍坊高三一模)(25分)FeCl2是一种常用的还原剂、媒染剂。某化学小组同学在试验室里用如下两种方法来制备无水FeCl2。有关物质的性质如下:物质C6H5Cl(氯苯)C6H4Cl2(二氯苯)FeCl3FeCl2溶解性不溶于水,易溶于苯、乙醇不溶于C6H5Cl、C6H4Cl2、苯,易溶于乙醇,易吸水熔点/℃-4553易升华沸点/℃132173——请回答下列问题:(1)利用反应2FeCl3+C6H5Cl2FeCl2+C6H4Cl2+HCl制取无水FeCl2并测定FeCl3的转化率。按上图装置,在三颈烧瓶中放入32.5g无水氯化铁和过量的氯苯。打开K1、K2,关闭K3,通一段时间H2后关闭K2,限制三颈烧瓶内反应温度在128~139℃,反应一段时间。反应完成后打开K2再通氢气一段时间。①仪器a的名称是,装置B中盛装的试剂是。

②反应后再通入H2的目的是

。

③冷却试验装置,将三颈烧瓶内物质倒出,经过滤、用苯洗涤、干燥后,得到粗产品,回收滤液中C6H5Cl的操作方法是。

④反应后将锥形瓶中溶液配成250mL溶液,取25.00mL所配溶液,用0.4mol·L-1NaOH溶液滴定,消耗NaOH溶液23.60mL,则氯化铁的转化率为。

(2)打开K1、K3,关闭K2,通氢气与氯化铁反应制取无水FeCl2。①写出反应的化学方程式:。

②试验制得FeCl2后并防止氧化的操作是。

③请指出该制备方法的缺点:。

答案:(1)①球形冷凝管无水CaCl2(或硅胶、P2O5)②将反应器中的HCl气体全部排入锥形瓶内,使其被充分汲取③蒸馏滤液,并收集132℃的馏分④94.4%(2)①H2+2FeCl32FeCl2+2HCl②先熄灭酒精灯,再接着通入氢气一段时间③氯化铁易升华,转化率低;导管易堵塞解析:(1)①仪器a的名称为球形冷凝管,装置B的作用是防止外界水蒸气进入三颈烧瓶中影响试验,其中的干燥剂不能汲取HCl,因为最终的尾气处理中用水汲取氯化氢,得到副产品盐酸,通过用NaOH溶液滴定盐酸来测定FeCl3的转化率,故盛放的试剂可以是无水CaCl2,或其他不与HCl反应的试剂,如P2O5或硅胶等。②反应后再通入H2,可将反应器中的HCl气体全部吹入装置C,使其被充分汲取,操作更规范,同时使后续测量氯化铁转化率更精准。③由题中表格所给数据可知,C6H5Cl的沸点为132℃,C6H4Cl2的沸点为173℃,利用沸点不同回收滤液中C6H5Cl可采纳蒸馏法,即蒸馏滤液,收集132℃的馏分。④NaOH与HCl按物质的量之比为1∶1完全反应,则NaOH溶液滴定的盐酸中HCl的物质的量=0.4mol·L-1×23.60×10-3L=9.44×10-3mol,则锥形瓶内盐酸中HCl的物质的量=250m