2025年化学实验技能大赛试题及答案

2025年化学实验技能大赛试题及答案一、选择题（每题2分，共20分）1.下列哪种试剂最适合用于检验Fe²⁺的存在？A.硫氰酸钾溶液B.氢氧化钠溶液C.高锰酸钾溶液D.亚铁氰化钾溶液答案：D解析：亚铁氰化钾与Fe²⁺反应生成滕氏蓝沉淀，特征明显，专一性强。硫氰酸钾用于Fe³⁺，氢氧化钠产生Fe(OH)₂易被氧化，高锰酸钾用于氧化还原滴定而非特征检验。2.用0.1000mol·L⁻¹NaOH滴定20.00mL某弱酸HA，酚酞作指示剂，终点消耗NaOH18.25mL。若改用甲基橙，则终点体积最可能为：A.16.80mLB.18.25mLC.19.50mLD.20.00mL答案：A解析：弱酸滴定突跃范围窄，酚酞变色pH≈8.2，甲基橙变色pH≈4.0，提前终止，体积偏小。经验规律：甲基橙终点体积约为酚酞的92%，18.25×0.92≈16.8mL。3.下列操作不会引入系统误差的是：A.滴定管未校准B.称量时未关天平门C.用移液管放出溶液时管尖未靠壁D.用差减法称量吸湿性固体答案：D解析：差减法称量吸湿样可抵消吸湿带来的质量漂移，其余均为典型系统误差来源。4.某同学用K₂Cr₂O₇法测定Fe²⁺，加入H₃PO₄的主要目的是：A.提供酸性介质B.掩蔽Fe³⁺黄色C.降低Fe³⁺/Fe²⁺电对电位D.促进Cr₂O₇²⁻还原答案：B解析：Fe³⁺呈黄色干扰终点观察，H₃PO₄与Fe³⁺生成无色[Fe(HPO₄)₂]⁻，消除颜色干扰；同时降低电位使突跃更明显，但“掩蔽黄色”为最直接目的。5.用碘量法测定Cu²⁺时，加入KSCN的作用是：A.还原Cu²⁺B.沉淀CuSCN减少I₂吸附C.掩蔽Fe³⁺D.催化反应答案：B解析：CuSCN溶度积远小于CuI，转化后释放被CuI吸附的I₂，降低误差；SCN⁻亦与Fe³⁺络合，但此处首要为转化沉淀。6.下列哪种干燥剂不适用于干燥NH₃气体？A.CaOB.NaOH固体C.浓H₂SO₄D.硅胶答案：C解析：NH₃为碱性气体，与浓硫酸发生酸碱反应：2NH₃+H₂SO₄→(NH₄)₂SO₄，故不能用。7.用EDTA连续滴定Bi³⁺、Pb²⁺混合液，调节pH=1.0时滴定Bi³⁺，此时Pb²⁺不被滴定的原因是：A.Pb²⁺被氧化B.Pb²⁺与EDTA络合能力弱C.Pb²⁺生成PbCl₂沉淀D.指示剂不与Pb²⁺显色答案：B解析：pH=1.0时EDTA酸效应系数αY(H)极大，PbEDTA条件稳定常数K′PbY≈10⁶，远小于BiEDTA的10¹²，故Pb²⁺不被滴定。8.某有机物元素分析测得C60.00%、H13.33%、O26.67%，其最简式为：A.C₃H₈OB.C₂H₆OC.C₄H₁₀OD.C₃H₆O答案：A解析：n(C):n(H):n(O)=60/12:13.33/1:26.67/16=5:13.33:1.667≈3:8:1，得C₃H₈O。9.用分光光度法测Mn，以KIO₄氧化Mn²⁺→MnO₄⁻，测得吸光度0.400。若比色皿厚度由1cm换为2cm，其他不变，则吸光度为：A.0.200B.0.400C.0.800D.1.600答案：C解析：A=εbc，b加倍A加倍。10.下列实验现象与结论对应正确的是：A.向AlCl₃溶液通入NH₃生成白色沉淀，说明Al(OH)₃不溶于弱碱B.向K₂Cr₂O₇溶液加入BaCl₂生成黄色沉淀，说明BaCrO₄溶度积小C.向CoCl₂溶液加入过量KCN变为黄色，说明生成[Co(CN)₆]³⁻D.向AgNO₃溶液加入Na₂S₂O₃溶液澄清，说明Ag₂S₂O₃易溶答案：B解析：BaCrO₄黄色Ksp=1.2×10⁻¹⁰，远小于BaCr₂O₇，故生成沉淀；A项沉淀溶于过量NH₃·H₂O生成Al(OH)₃，但Al(OH)₃实不溶于弱碱，表述不严谨；C项[Co(CN)₆]⁴⁻为紫色；D项Ag₂S₂O₃分解为Ag₂S变黑。二、填空题（每空1分，共20分）11.用Na₂S₂O₃标准溶液滴定I₂时，常用________作指示剂，终点颜色由________变为________。答案：淀粉；深蓝；无色解析：淀粉与I₂形成深蓝色吸附络合物，I₂被滴定完后蓝色消失。12.用酸碱滴定法测定铵盐含氮量，蒸馏出的NH₃用________标准溶液吸收，过量吸收液用________标准溶液返滴定，指示剂选用________。答案：HCl；NaOH；甲基红解析：NH₃+HCl→NH₄Cl，剩余HCl用NaOH返滴，甲基红变色范围4.46.2，恰在NH₄⁺酸性区。13.用KarlFischer法测水，试剂中SO₂、I₂、吡啶、甲醇摩尔比为________，反应终点用________法判断。答案：1:1:3:1；库仑电量法或双铂电极电流法解析：I₂+SO₂+3Py+CH₃OH+H₂O→2PyH⁺I⁻+PyHSO₄CH₃，终点时游离I₂出现，电流突增。14.用重结晶提纯萘，最佳溶剂为________，热过滤目的是________。答案：乙醇水混合溶剂；除去不溶性杂质防止冷却时共沉淀解析：萘在热乙醇中溶解度大，加水降低溶解度析出晶体；热过滤除机械杂质。15.用薄层色谱监测反应，Rf值计算公式为________，若斑点拖尾，可采取________措施改善。答案：Rf=斑点中心移动距离/溶剂前沿移动距离；减少样品量或加入少量冰醋酸抑制解离解析：拖尾常因过载或酸碱干扰，降低浓度或调pH可锐化斑点。16.用原子吸收测Ca，加入LaCl₃的作用是________，检测波长为________nm。答案：消除PO₄³⁻等阴离子干扰；422.7解析：La与PO₄³⁻络合，释放Ca²⁺，提高灵敏度；Ca最灵敏线422.7nm。17.用碘量法测漂白粉有效氯，酸性介质中发生反应：ClO⁻+2I⁻+2H⁺→________+________+H₂O。答案：I₂；Cl⁻解析：次氯酸根氧化I⁻生成I₂，自身被还原为Cl⁻。18.用邻苯二甲酸氢钾标定NaOH，称取0.6128g，消耗NaOH28.35mL，则NaOH浓度为________mol·L⁻¹。（M(KHP)=204.22g·mol⁻¹）答案：0.1058解析：n(KHP)=0.6128/204.22=0.003000mol，c(NaOH)=0.003000/0.02835=0.1058mol·L⁻¹。19.用GCFID测乙醇，内标物为n丙醇，峰面积比A乙醇/A丙醇=1.25，校正因子f乙醇=0.85，f丙醇=1.00，则乙醇质量分数为________%。答案：1.06解析：w乙醇=w丙醇×(A乙醇/A丙醇)×(f乙醇/f丙醇)，设w丙醇=1%，则w乙醇=1×1.25×0.85=1.06%。20.用DSC测纯度，范特霍夫方程为________，其中ΔT为________。答案：Tₛ=T₀−(RT₀²x)/ΔH_f；杂质摩尔分数引起的熔点降低解析：DSC曲线峰前沿斜率与杂质x成正比，R为气体常数，ΔH_f为纯品熔化焓。三、实验设计题（共30分）21.（10分）某废水样含Cr(Ⅵ)与Cr(Ⅲ)，设计一套光度法分别测定二者含量的实验方案，要求：(1)写出原理反应；(2)给出主要试剂及用量；(3)描述样品预处理步骤；(4)列出测定波长及线性范围；(5)计算总Cr与Cr(Ⅲ)不确定度传递公式。答案与解析：(1)原理：Cr(Ⅵ)在酸性中与二苯碳酰二肼(DPC)生成紫红色络合物，λmax=540nm，ε=3.4×10⁴L·mol⁻¹·cm⁻¹；Cr(Ⅲ)无显色，需先氧化为Cr(Ⅵ)再测定。(2)试剂：DPC0.2%丙酮溶液；H₂SO₄1+1；KMnO₄0.01mol·L⁻¹；NaN₃0.5%；磷酸缓冲液pH≈7。(3)步骤：a.Cr(Ⅵ)直接测定：取25mL水样，加H₂SO₄2mL，DPC2mL，定容50mL，10min后测A₁。b.总Cr测定：另取25mL水样，加KMnO₄至微红，煮沸10min氧化Cr(Ⅲ)→Cr(Ⅵ)，滴加NaN₃褪色，同法显色测A₂。c.Cr(Ⅲ)=总Cr−Cr(Ⅵ)。(4)波长540nm，线性0.020.8mg·L⁻¹，校准曲线c=kA+b，r≥0.999。(5)不确定度：u(Cr(Ⅲ))=√[u²(总Cr)+u²(Cr(Ⅵ))−2cov]，cov≈0（独立测定），u(c)=√[(u(A)/εb)²+(u(V)/V)²+(u(k)/k)²]。22.（10分）以苯甲酸乙酯为原料，设计半微量合成苯甲酸苯酯（PhCOOPh）的实验，要求：(1)写出两步反应式；(2)给出反应装置图文字描述；(3)列出关键操作参数（温度、时间、摩尔比）；(4)说明产物纯化及表征手段；(5)估算产率并分析损失原因。答案与解析：(1)步骤：a.苯甲酸乙酯+苯基溴化镁→二苯甲酮（Grignard反应）；b.二苯甲酮+过氧苯甲酸→苯甲酸苯酯（BaeyerVilliger氧化）。反应式：PhCOOEt+PhMgBr→Ph₂C=O+EtOMgBrPh₂C=O+PhCO₃H→PhCOOPh+PhCOOH(2)装置：干燥N₂保护，三口瓶+恒压漏斗+回流冷凝管+低温浴，磁力搅拌。(3)参数：Grignard0℃滴加，回流1h，酯:Grignard=1:1.2；BV氧化05℃，2h，酮:过氧酸=1:1.1，DCM溶剂。(4)纯化：柱层析（石油醚:乙酸乙酯=20:1），Rf=0.45；表征：¹HNMRδ8.15(d,2H),7.48(t,2H),7.30(t,1H),7.257.35(m,5H)；IR1740cm⁻¹(C=O)。(5)理论产量2.14g，得1.72g，产率80%；损失：Grignard水解5%，氧化副产苯甲酸10%，柱层析吸附5%。23.（10分）采用循环伏安法测定0.5mmol·L⁻¹K₃[Fe(CN)₆]在0.1mol·L⁻¹KCl中的电化学参数，要求：(1)画出典型CV图并标注关键参数；(2)给出峰电流与扫速关系式；(3)计算扩散系数D（已知n=1，A=0.070cm²，c=0.5×10⁻³mol·cm⁻³，T=298K）；(4)讨论扫速增大对ΔEp的影响；(5)设计一个利用该体系测定葡萄糖的生物传感器思路。答案与解析：(1)图：横轴E/V，纵轴I/μA，出现对称氧化还原峰，Epa=0.25V，Epc=0.19V，ΔEp=60mV，Ipa=Ipc。(2)RandlesSevcik：I_p=(2.69×10⁵)n³/²AD¹/²v¹/²c。(3)实验测v=50mV·s⁻¹时I_p=12.5μA，代入得D=6.1×10⁻⁶cm²·s⁻¹。(4)可逆体系ΔEp≈59/nmV，与v无关；但v增大时溶液电阻降IR增大，导致ΔEp表观增大，需iR补偿。(5)思路：将GOx固定在电极表面，催化葡萄糖+O₂→葡萄糖酸+H₂O₂，H₂O₂氧化Fe(CN)₆⁴⁻→Fe(CN)₆³⁻，通过CV峰电流下降量间接测葡萄糖，线性范围0.15mmol·L⁻¹。四、综合计算题（共30分）24.（15分）某土壤样经HNO₃HF消解后，用ICPOES测得Cd0.38mg·L⁻¹，Pb1.25mg·L⁻¹，Cr3.10mg·L⁻¹（溶液体积50mL），称样0.5000g。(1)计算三种元素在土壤中的质量分数（mg·kg⁻¹）；(2)若Cd测量扩展不确定度U=0.02mg·L⁻¹（k=2），求其质量分数的相对扩展不确定度；(3)按GB156182018，Cd风险筛选值0.3mg·kg⁻¹，判断该土壤是否超标；(4)给出降低ICPOES基体效应的两种方法；(5)若改用GFAAS测Cd，计算特征质量m₀（A=0.2Abs，V=20μL，c=5μg·L⁻¹）。答案与解析：(1)w(Cd)=0.38×0.050/0.0005=38mg·kg⁻¹；同理Pb=125mg·kg⁻¹；Cr=310mg·kg⁻¹。(2)u(c)=0.01mg·L⁻¹，u(w)/w=√[(u(c)/c)²+(u(V)/V)²+(u(m)/m)²]=√[(0.01/0.38)²+(0.05/50)²+(0.0002/0.5)²]=2.7%，U_rel=2×2.7%=5.4%。(3)38>0.3，超标。(4)内标法（In为内标）；基体匹配标准；稀释降低TDS；碰撞池技术。(5)m₀=(A×V×c)/0.0044=0.2×20×5/0.0044=0.45pg，GFAAS检出限更低。25.（15分）某同学用自动电位滴定仪测定食醋总酸，取样5.00mL，用0.0500mol·L⁻¹NaOH滴定，记录pHV曲线，得一阶导数峰体积8.45mL。(1)写出滴定反应；(2)计