2025年全国化学实验技能竞赛理论考核真题及答案

2025年全国化学实验技能竞赛理论考核练习题及答案1单项选择（每题2分，共20分）1.1用25mL移液管移取0.1000mol·L⁻¹K₂Cr₂O₇溶液时，若管尖残存0.50mm液柱未吹出，则实际取液体积相对误差最接近A.0.020% B.0.20% C.2.0% D.20%答案：B1.2下列哪种干燥剂对氨气吸附量最小A.无水CaCl₂ B.P₂O₅ C.硅胶 D.分子筛3A答案：A1.3在冰盐浴（−10°C）中稳定存在的标准电极是A.饱和甘汞 B.Ag/AgCl（3mol·L⁻¹KCl） C.标准氢 D.Ag/AgCl（饱和KCl）答案：B1.4用0.020mol·L⁻¹EDTA滴定25.00mL含Ca²⁺水样，指示剂为钙黄绿素，终点时溶液由酒红变纯蓝，该颜色变化对应A.配位场跃迁 B.金属→配体电荷转移 C.配体内部π→π D.d–d跃迁答案：C1.5下列哪种萃取体系可在pH=1时定量分离Fe³⁺与Al³⁺A.8–羟基喹啉/CHCl₃ B.乙酰丙酮/CCl₄ C.磺基水杨酸/戊醇 D.双硫腙/CCl₄答案：B1.6用碘量法测Cu²⁺时，若溶液含少量Fe³⁺，应加入A.NH₄HF₂ B.H₃PO₄ C.酒石酸 D.柠檬酸答案：A1.7下列哪种操作可降低原子吸收光谱的基体干扰A.提高灯电流 B.使用Zeeman背景校正 C.减小狭缝 D.改用乙炔–空气火焰答案：B1.8在反相HPLC中，若待测物保留时间过长，应优先A.提高水相比例 B.降低流速 C.升高柱温 D.减小进样量答案：C1.9用邻苯二甲酸氢钾标定NaOH时，若称样量偏小，导致A.标定浓度偏高 B.偏低 C.无影响 D.随机误差增大答案：A1.10下列哪种气体可用碱石灰管干燥A.HCl B.SO₂ C.NH₃ D.Cl₂答案：C2多项选择（每题3分，共15分；多选少选均不得分）2.1下列哪些措施可提高酸碱滴定突跃范围A.增加被测酸浓度 B.选用更强碱 C.降低溶剂介电常数 D.升高温度 E.加入惰性盐答案：ABD2.2关于减压过滤，正确的是A.布氏漏斗直径应大于滤纸直径 B.抽气前需先润湿滤纸 C.停止时应先拔管再关泵 D.可用普通锥形瓶接收 E.强碱性溶液可用玻璃纤维滤膜答案：BCE2.3下列哪些离子在pH=10的氨缓冲中可与EDTA定量络合A.Mg²⁺ B.Ca²⁺ C.Fe³⁺ D.Al³⁺ E.Zn²⁺答案：ABE2.4用Karl–Fischer法测水时，若终点漂移，可能原因A.试剂失效 B.玻璃器皿潮湿 C.样品含ROOH D.搅拌过快 E.环境湿度高答案：ABCE2.5下列哪些操作可降低紫外分光光度法杂散光A.使用双光束 B.降低狭缝 C.选用石英比色皿 D.定期擦拭光路 E.避开吸收峰尾端测量答案：BDE3填空题（每空1分，共30分）3.1用Na₂S₂O₃标定I₂时，常用________作基准物，反应摩尔比为________。答案：K₂Cr₂O₇，1:63.2实验室制取少量Cl₂的离子方程式为________，尾气用________吸收。答案：MnO₂+4H⁺+2Cl⁻→Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O，NaOH3.3在GC–FID中，载气常用________，检测器温度应高于柱温________°C以上。答案：N₂，303.4用酚酞作指示剂，NaOH滴定H₃PO₄至第二化学计量点，产物为________，此时溶液pH约________。答案：Na₂HPO₄，9.73.5原子发射光谱中，内标法要求内标线与分析线应具有相近的________与________。答案：激发电位，电离度3.6用KMnO₄法测Fe²⁺时，若溶液酸度不足，会生成________棕色沉淀，其化学式为________。答案：MnO₂，MnO₂3.7减压蒸馏时，毛细管的作用是________，若折断长度不足，将导致________。答案：引入气化中心，暴沸3.8用分光光度法测NO₂⁻，基于重氮化–偶合反应，最大吸收波长为________nm，摩尔吸光系数约________L·mol⁻¹·cm⁻¹。答案：540，4.0×10⁴3.9在离子色谱中，抑制器的作用是________，常用再生液为________。答案：降低背景电导，20mmol·L⁻¹H₂SO₄3.10用重量法测Ba²⁺时，沉淀剂过量应控制在________%，过滤选用________滤纸。答案：10–20，慢速定量3.11实验室一级水的电导率（25°C）应≤________μS·cm⁻¹，制备方法为________。答案：0.1，离子交换+0.2μm膜过滤3.12用Ce⁴⁺滴定Fe²⁺时，若用邻二氮菲–Fe²⁺作指示剂，终点颜色由________变________。答案：红，浅蓝3.13在恒电流库仑滴定中，电量Q=________×t，法拉第常数取________C·mol⁻¹。答案：I，964853.14用火焰光度法测Na⁺时，为抑制电离干扰，可加入________，其原理为________。答案：CsCl，提供大量易电离电子3.15用DSC测纯度时，根据________方程，峰面积与杂质含量成________关系。答案：Van’tHoff，线性4判断改错（每题2分，共10分；先判对错，若错则划线并改正）4.1用pH计测强酸时，应选用玻璃电极与甘汞电极组成电池，温度补偿电极可有可无。答案：错，可有可无→必须4.2在反相HPLC中，增加流动相极性可延长非极性组分保留时间。答案：错，延长→缩短4.3用Kjeldahl法测蛋白氮时，蒸馏出的NH₃以过量标准HCl吸收，返滴定用NaOH，指示剂可用甲基红。答案：对4.4原子吸收光谱中，灯电流越大，灵敏度越高。答案：错，越大→过高反而降低4.5用Na₂CO₃熔融法分解硅酸盐时，铂坩埚可在1100°C长期使用。答案：错，1100°C→950°C以下5简答题（封闭型，每题5分，共20分）5.1说明用EDTA连续滴定Bi³⁺与Pb²⁺的酸度控制策略，写出指示剂及颜色变化。答案：pH≈1.0滴定Bi³⁺，用二甲酚橙，红紫→亮黄；调pH=5.0（六次甲基四胺）滴定Pb²⁺，颜色再次红紫→亮黄。5.2画出简易恒沸脱水装置示意图，标出分水器、回流冷凝管、接收瓶位置，并说明分水器液面高度控制原则。答案：图略。分水器液面低于支管0.5cm，使有机相回流而水相滞留。5.3用离子选择性电极测F⁻时，为何需加入TISAB？列出TISAB主要成分及作用。答案：维持离子强度恒定（NaCl），缓冲pH≈5.0（HAc–NaAc），掩蔽Al³⁺Fe³⁺（柠檬酸钠），消除络合干扰。5.4解释为何在GC–MS中选择氦气而非氮气作载气，从范第姆特方程与电离能角度说明。答案：氦气分子量小，最佳线速高，柱效高；电离能24.6eV，高于EI源70eV，避免载气电离，减少背景。6简答题（开放型，每题10分，共20分）6.1某实验室拟建立高氯酸盐（ClO₄⁻）的固相萃取–离子色谱–串联质谱方法。请设计完整前处理流程，包括样品类型（自来水、尿液、土壤）、萃取柱选择、淋洗/洗脱条件、质谱参数优化思路，并指出潜在干扰及消除策略。答案：1.样品：自来水直接过0.22μm膜；尿液稀释10倍后加乙腈1:1除蛋白，离心；土壤用10mmol·L⁻¹NaOH超声提取30min，离心取上清。2.萃取：选用强阴离子交换柱（SAX，500mg/6mL），依次用5mL甲醇、5mL水活化；上样流速1mL·min⁻¹；用5mL5mmol·L⁻¹NaOH淋洗除Cl⁻NO₃⁻；用5mL0.5mol·L⁻¹NaClO₄甲醇（1:9）洗脱，氮吹至0.5mL，定容至1mL。3.IC条件：DionexAS16250mm×4mm，梯度KOH10–60mmol·L⁻¹0–30min，流速1.0mL·min⁻¹，抑制电导。4.MS/MS：ESI−，m/z99→83（CE20eV），m/z99→67（CE35eV）为定性；内标Cl¹⁸O₄⁻m/z107→89。5.干扰：高Cl⁻（>1000mg·L⁻¹）抑制电离，采用稀释与Agcartridges除Cl⁻；SO₄²⁻共流出，提高柱温至35°C改善分离；有机基质加PRiMEHLB柱除脂。6.质控：空白加标回收80–110%，RSD<10%，MDL0.02μg·L⁻¹（水），0.1μg·kg⁻¹（土）。6.2某合成实验室需制备99.9%无水乙醇，现有95%工业乙醇及如下试剂：CaO、Mg、I₂、邻苯二甲酸二乙酯、苯、甲苯、Na、分子筛3A。请比较三种可行路线（回流干燥、分子筛吸附、共沸蒸馏），给出具体装置、操作参数、能耗估算、安全风险及废固产量，并推荐最优绿色路线。答案：路线A：CaO回流干燥—蒸馏。CaO20g/100mL，回流2h，蒸出78.2°C馏分，含水<0.1%，能耗中等（加热套500W×3h），废固Ca(OH)₂22g，需中和排放。路线B：分子筛3A静态吸附。100mL95%乙醇加30g活化分子筛，25°C静置24h，水含量降至0.05%，无废固，分子筛可再生200°C2h，能耗低，但周期长。路线C：苯共沸蒸馏。苯10mL/100mL，三元共沸64.9°C，馏出苯–水–乙醇，经分水器除水，再蒸出无水乙醇，收率>98%，能耗高（油浴120°C），苯毒性强，废苯需蒸馏回收。综合：绿色推荐路线B，辅以少量CaO二次干燥，废固最少，能耗最低，安全风险可控。7计算题（共35分）7.1酸碱滴定（8分）称取混合碱（NaOH+Na₂CO₃）0.3000g，用0.1000mol·L⁻¹HCl滴定，酚酞终点耗去24.50mL，甲基橙终点继续耗去15.25mL。求NaOH与Na₂CO₃质量分数。答案：V₁=24.50mL，V₂=15.25mL；Na₂CO₃消耗2V₂=30.50mL，NaOH消耗V₁−V₂=9.25mL。n(NaOH)=0.1000×9.25×10⁻³=0.925mmol，m=0.925×40.00=0.0370g，w=12.33%。n(Na₂CO₃)=0.1000×15.25×10⁻³=1.525mmol，m=1.525×105.99=0.1616g，w=53.87%。7.2氧化还原返滴定（9分）称取0.2000g含Mn矿，经Na₂O₂熔融后，Mn全部氧化为MnO₄⁻，酸化后加50.00mL0.05000mol·L⁻¹Fe²⁺，剩余Fe²⁺用0.02000mol·L⁻¹K₂Cr₂O₇返滴，耗去18.40mL。求Mn质量分数。答案：总Fe²⁺=0.05000×50.00=2.500mmol；剩余Fe²⁺=6×0.02000×18.40=2.208mmol；与MnO₄⁻反应Fe²⁺=2.500−2.208=0.292mmol；n(Mn)=0.292/5=0.0584mmol；m=0.0584×54.94=3.21mg；w=1.61%。7.3配位滴定（9分）于pH=5.5的六次甲基四胺缓冲中，用0.01000mol·L⁻¹EDTA滴定25.00mL含Zn²⁺与Cd²⁺混合液，加入0.050mol·L⁻¹KI掩蔽Cd²⁺，滴定至二甲酚橙终点耗去20.35mL；另取同量试液，不加KI，滴定耗去32.80mL。求原液中Zn²⁺与Cd²⁺浓度（mol·L⁻¹）。已知CdI₄²⁻lgβ₄=5.41，忽略体积变化。答案：掩蔽时仅Zn²⁺被滴定，c(Zn)=0.01000×20.35/25.00=8.14×10⁻³mol·L⁻¹。总金属量=0.01000×32.80/25.00=1.312×10⁻²mol·L⁻¹；c(Cd)=1.312×10⁻²−8.14×10⁻³=4.98×10⁻³mol·L⁻¹。7.4分光光度法（9分）用磺基水杨酸法测Fe³⁺，标准曲线在510nm处A=0.003+2.50×10³c（c：mg·L⁻¹，b=1cm）。取2.00mL水样稀释至50mL，显色后测得A=0.552。求原水样Fe³⁺质量浓度（mg·L⁻¹）。若允许相对误差≤2%，则A读数范围应控制在多少？答案：c(dilute)=(0.552−0.003)/2.50×10³=2.20×10⁻⁴mg·mL⁻¹=0.220mg·L⁻¹；原样=0.220×50/2.00=5.50mg·L⁻¹。误差≤2%对应A读数范围0.200–0.800（透射比T=63–16%）。8综合实验设计（30分）8.1题目：设计从茶叶中同时提取咖啡因与茶多酚的连续化实验方案，要求：1.给出两种目标物的结构特征与极性差异；2.选择绿色溶剂体系，拒绝氯代烷；3.采用在线液–液萃取–反萃取，实现两相分离；4.用HPLC–DAD定量，咖啡因C18柱水–甲醇梯度，茶多酚氨基柱乙腈–磷酸缓冲；5.计算单次实验物料平衡，茶叶10g，咖啡因收率≥80%，茶多酚≥7