高三二轮高效复习主题巩固卷化学（双选）实验中的定量分析与计算

[课下巩固检测练(五十)]实验中的定量分析与计算(非选择题每题10分)1．氢化铝锂(LiAlH4)是有机合成的重要还原剂，实验中利用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。已知：LiH、LiAlH4在潮湿的空气中均会发生剧烈水解，释放大量H2。产品(LiAlH4)纯度的测定(不含LiH)。实际生产中LiAlH4的纯度是关键指标，常温常压下，称取agLiAlH4样品，按图所示装置测定纯度，反应前量气管读数为x1mL，倾斜Y形管，将足量蒸馏水(掺有四氢呋喃可减缓反应)注入样品中，反应完毕冷却后，量气管读数为x2mL。该装置中的量气管由________(填“酸式”或“碱式”)滴定管改装，该样品纯度为__________(用含a、x1、x2的代数式表示)。(注：常温常压下气体摩尔体积约为24.5L·mol1)解析：已知LiAlH4在潮湿的空气中会发生剧烈水解，释放大量H2，可知水解后物质为碱性，应该用碱式滴定管进行改装；LiAlH4与水反应：LiAlH4＋4H2O=LiOH＋Al(OH)3＋4H2↑，则样品纯度应为eq\f(\f((x2－x1)×103L,24.5L·mol1)×\f(1,4)×38g·mol1,ag)×100%＝eq\f(19(x2－x1),490a)%。答案：碱式eq\f(19(x2－x1),490a)%(合理即可)2．某实验小组对一种染料废水进行处理，获得Na2SO4并测定废水的总有机碳(总有机碳是指单位体积水样中溶解或悬浮的有机物碳元素质量总和，是水体评价的综合指标之一)。实验步骤为：①取100mL废水(假定有机成分只有萘磺酸钠)，在35℃下加入等体积甲醇，充分混合后，冷却、过滤，得到固体A和滤液B。②经检测，固体A主要成分为Na2SO4，并含有少量Na2SO3和萘磺酸钠；滤液B含2.3g萘磺酸钠(C10H7O3NaS，M＝230g·mol1)。③一定温度下，从滤液B中回收甲醇；再蒸发浓缩析出萘磺酸钠，过滤，得滤液C，向滤液C中加入适量的NaClO溶液去除少量的NHeq\o\al(＋,4)和NH3。④按下图实验装置(部分装置略)对固体A进行处理，完全反应后Pt坩埚中固体为Na2SO4。简化的操作过程：先检查装置气密性，再打开或关闭活塞1和活塞2，通入N2一段时间。再次打开或关闭活塞1和活塞2，改为通入O2，点燃煤气灯，一定时间后，停止加热，继续通O2一段时间。(1)实验步骤①中加入甲醇的目的为_______________。(2)实验步骤③中回收甲醇的操作名称是______，去除NH3生成N2反应的离子方程式为____________________________________________。(3)通入N2的目的是_____________________________________________。(4)酸性KMnO4溶液的作用是________________________，试剂a是________。(5)改为通入O2前，需________(填字母)。A．打开活塞1B．打开活塞2C．关闭活塞1D．关闭活塞2(6)反应后U形管(含试剂)增重0.44g，该废水总有机碳为______mg·L1(用科学计数法表示)。解析：步骤④为对固体A进行处理，先关闭活塞2，打开活塞1，通入一段时间的N2，以排尽装置中的空气，防止其影响废水中总有机碳的测定，然后再关闭活塞1，打开活塞2，通入O2，点燃煤气灯，一定时间后，停止加热继续通O2至固体A冷却，固体A中Na2SO3转化为Na2SO4，有机物燃烧，未完全燃烧产生的CO被CuO继续氧化，酸性高锰酸钾溶液为除去CO2中的SO2，品红溶液为检验SO2是否除尽，试剂a为浓硫酸，可以干燥CO2。(6)反应后U形管(含试剂)增重0.44g，即固体A与O2反应放出的CO2的质量为0.44g，即固体A中含有的C的质量为0.44g×eq\f(12,44)＝0.12g，由题干信息可知，滤液B含2.3g萘磺酸钠，C的质量为eq\f(2.3g,230g·mol1)×10×12g·mol1＝1.2g，故该废水总有机碳为eq\f((0.12g＋1.2g)×1000mg·g1,0.1L)＝1.32×104mg·L1。答案：(1)减小Na2SO4等无机物在水中的溶解度，便于析出(2)蒸馏2NH3＋3ClO－=3Cl－＋N2＋3H2O(3)排出装置中的空气，防止其影响废水中总有机碳含量的测定(4)除去CO2中的SO2浓硫酸(5)BC(6)1.32×1043．(2025·陕西渭南二模)eq\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(Cu\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(NH3))\s\do7(4)))SO4·H2O为深蓝色晶体，可溶于水，难溶于乙醇，常用作杀虫剂、媒染剂。某小组在实验室制备该晶体并检验其纯度。【制备晶体】利用如图装置(部分夹持装置略)制备eq\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(Cu\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(NH3))\s\do7(4)))SO4·H2O晶体。(1)盛装乙醇溶液的仪器的名称为________。(2)1moleq\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(Cu\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(NH3))\s\do7(4)))eq\s\up12(2＋)含有σ键的数目为________NA(NA为阿伏加德罗常数的值)。SOeq\o\al(2,4)的空间结构为__________。(3)A装置中发生反应的化学方程式为______________________。(4)如图，将A装置产生的气体持续通入B装置中，而不使用长导管通入的原因是_________________；并不断搅拌，可观察到的现象为_________________________________________________________________。(5)向反应后的溶液中滴加95%乙醇溶液，有深蓝色晶体析出，经过滤、洗涤、干燥得到产品。加入乙醇析出晶体的原因是___________________________。洗涤时最适宜的洗涤剂是______(填字母)。A．乙醚B．乙醇C．乙醇与浓氨水体积比为1∶2的混合液D．浓氨水【测定纯度】测定硫酸四氨合铜晶体的纯度取wgeq\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(Cu\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(NH3))\s\do7(4)))SO4·H2O样品溶于蒸馏水配制成250mL溶液，准确量取25.00mL配制好的溶液，滴加适量的稀硫酸，充分反应。加入过量KI溶液，滴加3滴淀粉溶液，用cmol·L1Na2S2O3溶液滴定至终点，消耗Na2S2O3溶液VmL。已知eq\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(Cu\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(NH3))\s\do7(4)))eq\s\up12(2＋)＋4H＋=Cu2+＋4NHeq\o\al(＋,4)，2Cu2+＋4I－=2CuI↓＋I2，I2＋2S2Oeq\o\al(2,3)=2I－＋S4Oeq\o\al(2,6)。(6)eq\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(Cu\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(NH3))\s\do7(4)))SO4·H2O的纯度为__________(用含w、c、V的代数式表示)。若振荡锥形瓶时间长，空气进入较多，则测定结果__________(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。解析：设计实验制备硫酸四氨合铜晶体并测定其纯度，A装置中生成氨气，通入硫酸铜溶液中，并不断搅拌，先生成蓝色沉淀氢氧化铜，后沉淀溶解，得到深蓝色溶液，然后加入95%的乙醇，静置析出深蓝色硫酸四氨合铜晶体。(2)一个氨分子中含有3个σ键，eq\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(Cu\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(NH3))\s\do7(4)))eq\s\up12(2＋)中含有σ键数：4＋3×4＝16，1moleq\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(Cu\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(NH3))\s\do7(4)))eq\s\up12(2＋)含有σ键的数目为16NA；SOeq\o\al(2,4)中心原子价层电子对数为4＋eq\f(6＋2－4×2,2)＝4，没有孤电子对，空间结构为正四面体形。(5)eq\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(Cu\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(NH3))\s\do7(4)))SO4·H2O难溶于乙醇，加入乙醇降低了eq\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(Cu\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(NH3))\s\do7(4)))SO4·H2O的溶解度，便于析出晶体；乙醇可以减少产物溶解，浓氨水能防止配离子解离，以减少产物损耗，故洗涤时最适宜的洗涤剂是乙醇与浓氨水体积比为1∶2的混合液。(6)根据关系式：2eq\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(Cu\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(NH3))\s\do7(4)))SO4·H2O～I2～2Na2S2O3，25.00mL配制好的溶液中含有cV×103moleq\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(Cu\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(NH3))\s\do7(4)))SO4·H2O，eq\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(Cu\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(NH3))\s\do7(4)))SO4·H2O的纯度为eq\f((cV×103×\f(250,25)×246)g,wg)×100%＝eq\f(246cV,w)%；若振荡锥形瓶时间长，空气进入较多，空气中的氧气会将碘离子氧化为I2，则测定结果偏高。答案：(1)恒压分液漏斗(2)16正四面体形(3)2NH4Cl＋Caeq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(OH))eq\s\do7(2)eq\o(=,\s\up7(△))CaCl2＋2NH3↑＋2H2O(4)防倒吸先生成蓝色沉淀，后蓝色沉淀逐渐溶解，溶液变为深蓝色(5)eq\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(Cu\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(NH3))\s\do7(4)))SO4·H2O难溶于乙醇，降低了eq\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(Cu\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(NH3))\s\do7(4)))SO4·H2O的溶解度C(6)eq\f(246cV,w)%偏高4．(2025·湖北襄阳三模)二草酸合铜酸钾{K2[Cu(C2O4)2]·4H2O，M＝390g/mol}微溶于水，干燥时较为稳定，温度较高时分解。实验室制备二草酸合铜酸钾晶体并分析其组成的过程如下。一、制备晶体步骤Ⅰ：称取2.0gCuSO4·5H2O并将其配制成0.2mol/L的CuSO4溶液，不断搅拌下加入10mL2mol/L的KOH溶液，小火加热溶液至沉淀变黑，趁热过滤。步骤Ⅱ：称取3.0gH2C2O4·2H2O置于烧杯中，加入40mL水微热溶解，避免高温下草酸分解。稍冷后加入K2CO3固体，制得KHC2O4和K2C2O4混合溶液。步骤Ⅲ：将步骤Ⅱ所得溶液加热至80～85℃，加入步骤Ⅰ中的黑色沉淀，充分溶解，趁热过滤。步骤Ⅳ：将步骤Ⅲ所得滤液用蒸气浴加热浓缩，经一系列操作后得到二草酸合铜酸钾晶体。(1)步骤Ⅰ中配制CuSO4溶液，不需要用到下列仪器中的__________(填仪器名称)。(2)步骤Ⅱ中配制混合溶液时能否用KOH代替K2CO3，请简述理由____________________________________________________________________________________________________________________________。(3)步骤Ⅳ中的一系列操作包括________________________________。二、分析晶体组成步骤Ⅰ：上述实验得灰蓝色针状和深蓝色片状两种晶体，红外光谱分析两种晶体的结果如下图所示。(4)由图可知，两种晶型的晶体成分均为二草酸合铜酸钾晶体的依据是__________________________。步骤Ⅱ：对产品进行热重分析，其相关曲线如下图所示。注：A(51，90.77)即51℃时，物质反应后质量是反应前质量的90.77%。(其他依此类推)(5)图中C点固体的成分为__________。三、产品纯度测定准确称取产物晶体试样ag溶于氨水中，并加水定容至250mL。取试样溶液25.00mL，再加入10mL稀硫酸，用bmol/LKMnO4标准液滴定，消耗标准液VmL。(6)滴定终点的现象为滴入最后半滴KMnO4标准液，溶液变为__________，且半分钟内不复原。(7)下列对滴定分析实验的描述正确的是________。A．定容摇匀后发现液面低于容量瓶刻度线，则本实验测量结果偏高B．滴定速率过快，附着在滴定管壁上的KMnO4标准液来不及流下就读取滴定体积，使实验测量结果偏低C．滴定管内在滴定前有气泡，滴定后气泡消失，则测量结果偏高D．滴定过程中加入少量蒸馏水冲洗锥形瓶瓶壁会使实验结果偏低解析：硫酸铜溶液中加入KOH溶液，两者反应生成氢氧化铜沉淀，加热氢氧化铜，生成黑色的CuO。向草酸溶液中加入适量K2CO3固体，制得KHC2O4和K2C2O4混合溶液，将KHC2O4和K2C2O4混合溶液加热至80～85℃，加入CuO，反应生成K2[Cu(C2O4)2]，将Ⅲ的滤液用蒸气浴加热浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥后，得到二草酸合铜酸钾晶体。(5)K2[Cu(C2O4)2]·4H2O，M＝390g/mol，1molK2[Cu(C2O4)2]·4H2O重390g，到C点物质质量几乎恒定，固体中只有Cu、K、O元素，到C点剩余固体质量为390g×44.62%≈174g，根据原子守恒，n(K)＝2mol，n(Cu)＝1mol，n(O)＝eq\f(174g－2mol×39g/mol－1mol×64g/mol,16g/mol)＝2mol，剩余物质中n(K)∶n(Cu)∶n(O)＝2∶1∶2，则C点固体的成分为K2CuO2或K2O·CuO。(6)草酸根能使高锰酸钾溶液褪色，滴定终点的现象为滴入最后半滴KMnO4标准液，溶液变为浅红色，且半分钟内不复原。(7)定容摇匀后发现液面低于容量瓶刻度线，溶液浓度不变，对测量结果无影响，A错误；滴定速率过快，附着在滴定管壁上的KMnO4标准液来不及流下就读取滴定体积，读取KMnO4标准液体积偏大，使实验测量结果偏高，B错误；滴定管内在滴定前有气泡，滴定后气泡消失，读取KMnO4标准液体积偏大，则测量结果偏高，C正确；滴定过程中加入少量蒸馏水冲洗锥形瓶瓶壁使溶液完全反应，对实验结果无影响，D错误。答案：(1)分液漏斗和球形冷凝管(2)不能，因为KOH溶于水和与草酸反应时会放出大量热，温度较高，草酸易分解(3)冷却结晶，过滤、洗涤、干燥(4)两吸收峰位置完全重合，且均含有C2Oeq\o\al(2,4)(5)K2CuO2或K2O·CuO(6)浅红色(7)C5．(2024·安徽高考)测定铁矿石中铁含量的传统方法是SnCl2­HgCl2­K2Cr2O7滴定法。研究小组用该方法测定质量为ag的某赤铁矿试样中的铁含量。【配制溶液】①cmol·L1K2Cr2O7标准溶液。②SnCl2溶液：称取6gSnCl2·2H2O溶于20mL浓盐酸，加水至100mL，加入少量锡粒。【测定含量】按图所示(加热装置略去)操作步骤进行实验。已知：氯化铁受热易升华；室温时HgCl2可将Sn2+氧化为Sn4+，难以氧化Fe2+；Cr2Oeq\o\al(2,7)可被Fe2+还原为Cr3+。回答下列问题：(1)下列仪器在本实验中必须用到的有__________(填名称)。(2)结合离子方程式解释配制SnCl2溶液时加入锡粒的原因：_____________________________________________________________。(3)步骤Ⅰ中“微热”的原因是_____________________________。(4)步骤Ⅲ中，若未“立即滴定”，则会导致测定的铁含量________(填“偏大”“偏小”或“不变”)。(5)若消耗cmol·L1K2Cr2O7标准溶液VmL，则ag试样中Fe的质量分数为________(用含a、c、V的代数式表示)。(6)SnCl2­TiCl3­KMnO4滴定法也可测定铁的含量，其主要原理是利用SnCl2和TiCl3将铁矿石试样中Fe3+还原为Fe2+，再用KMnO4标准溶液滴定。①从环保角度分析，该方法相比于SnCl2­HgCl2­K2Cr2O7滴定法的优点是_________________________________________________________________。②为探究KMnO4溶液滴定时，Cl－在不同酸度下对Fe2+测定结果的影响，分别向下列溶液中加入1滴0.1mol·L1KMnO4溶液，现象如表：溶液现象空白实验2mL0.3mol·L1NaCl溶液＋0.5mL试剂X紫红色不褪去实验ⅰ2mL0.3mol·L1NaCl溶液＋0.5mL0.1mol·L1硫酸紫红色不褪去实验ⅱ2mL0.3mol·L1NaCl溶液＋0.5mL6mol·L1硫酸紫红色明显变浅表中试剂X为________；根据该实验可得的结论是__________________________________________________________________________________________________