九中和滴定拓展专练 高考化学一轮复习专项练含解析

中和滴定拓展专练

(建议用时40分钟)

1.(2020·山东等级考节选)某FeC2O4·2H2O样品中可能含有的杂质为Fe2(C2O4)3、H2C2O4·2H2O,采用KMnO4滴定法测定该样品的组成,实验步骤如下:

Ⅰ.称取m g样品于锥形瓶中,加入稀H2SO4溶解,水浴加热至75 ℃。用c mol·L-1的KMnO4溶液趁热滴定至溶液出现粉红色且30 s内不褪色,消耗KMnO4溶液V1 mL。

Ⅱ.向上述溶液中加入适量还原剂将Fe3+完全还原为Fe2+,加入稀H2SO4酸化后,在75 ℃继续用KMnO4溶液滴定至溶液出现粉红色且30 s内不褪色,又消耗KMnO4溶液V2 mL。

样品中所含H2C2O4·2H2O(M=126 g·mol-1)的质量分数表达式为　。 

下列关于样品组成分析的说法,正确的是　　　　(填标号)。 

A.=3时,样品中一定不含杂质

B.越大,样品中H2C2O4·2H2O含量一定越高

C.若步骤Ⅰ中滴入KMnO4溶液不足,则测得样品中Fe元素含量偏低

D.若所用KMnO4溶液实际浓度偏低,则测得样品中Fe元素含量偏高

【解析】设FeC2O4·2H2O的物质的量为x mol,Fe2(C2O4)3的物质的量为y mol,H2C2O4·2H2O的物质的量为z mol,步骤Ⅰ中草酸根和Fe2+均被氧化,结合得失电子守恒有:2KMnO4～5H2C2O4(C2),KMnO4～5Fe2+,所以x+(x+3y+z)=cV1×10-3,步骤Ⅱ中Fe2+被氧化,由KMnO4～5Fe2+可知,(x+2y)=cV2×10-3,联立二个方程解得:z=2.5c(V1-3V2)×10-3,所以H2C2O4·2H2O的质量分数=×100%=

×100%。关于样品组成分析如下:=3时,H2C2O4·2H2O的质量分数=×100%=0,样品中不含H2C2O4·2H2O,由x+

(x+3y+z)=cV1×10-3和(x+2y)=cV2×10-3可知,y≠0,样品中含Fe2(C2O4)3杂质,A错误;越大,由H2C2O4·2H2O的质量分数表达式可知,其含量一定越大,B正确;Fe元素的物质的量=(x+2y)mol=cV2×10-3 mol,若步骤Ⅰ中KMnO4溶液不足,则步骤Ⅰ中有一部分Fe2+没有被氧化,不影响V2的大小,则cV2×10-3不变,则对于测得Fe元素的含量无影响,C错误;结合C可知:若KMnO4溶液浓度偏低,则消耗KMnO4溶液的体积V1、V2均偏大,Fe元素的物质的量偏大,则测得样品中Fe元素含量偏高,D正确。

答案:×100%　B、D

2.三氯氧磷(POCl3)常用作半导体掺杂剂及光导纤维原料,实验室制备POCl3并测定产品含量的实验过程如下:

Ⅰ.制备POCl3。

采用氧气氧化液态PCl3法制取POCl3,实验装置(加热及夹持仪器略)如图所示:

已知:①Ag++SCN-AgSCN↓;Ksp(AgCl)>Ksp(AgSCN);磷酸银溶于硝酸。

②PCl3和POCl3的相关信息如下表:

(1)POCl3遇水反应的化学方程式为 ______________________　。 

(2)装置B的作用除干燥O2外,还有 _______________________　。 

干燥管的作用是　_______________________________________。 

(3)反应温度要控制在60～65 ℃,原因是 ____________________

　　　　　　　　　　。 

Ⅱ.测定POCl3产品的含量。

实验步骤:

①制备POCl3实验结束后,待三颈烧瓶中的液体冷却至室温,准确称取30.7 g POCl3产品,置于盛有60.00 mL蒸馏水的水解瓶中摇动至完全水解,将水解液配成100.00 mL溶液。

②取10.00 mL溶液于锥形瓶中,加入10.00 mL 3.2 mol·L-1 AgNO3标准溶液。

③加入少许硝基苯用力摇动,使沉淀表面被有机物覆盖。

④以X为指示剂,用0.2 mol·L-1 KSCN溶液滴定过量的AgNO3溶液,达到滴定终点时共用去10.00 mL KSCN溶液。

(4)步骤③中加入硝基苯的作用是 

　　　　　　　　。若无此操作,所测产品中氯元素的质量分数将会　　　　(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。 

(5)步骤④中X为　　　　, 产品中POCl3的质量分数为　　　　　　　　。 

【解析】Ⅰ.(1)POCl3遇水会发生反应,根据原子守恒可知反应的方程式为: POCl3+3H2OH3PO4+3HCl。(2)B装置导管和大气相连,则B还有平衡压强、观察O2的流速的作用;POCl3遇水会发生反应,干燥管可以防止空气中的水蒸气进入三颈烧瓶与POCl3发生反应。

(3)PCl3的沸点为76.0 ℃,若温度过低,反应速率太慢;若温度过高,PCl3易挥发,导致PCl3的利用率低,所以反应温度要控制在60～65 ℃。

Ⅱ.(4)实验过程中加入硝基苯的目的是覆盖氯化银,防止沉淀转化生成AgSCN沉淀而导致数据不准确。如无此操作,部分AgCl沉淀会转化为Ag+,使所测氯元素含量将会偏小。

(5)由于是用KSCN溶液滴定溶液中过量的Ag+,而Fe(SCN)3 溶液是血红色溶液,所以可用含有Fe3+的Fe(NO3)3溶液作指示剂,当溶液中Ag+反应完全后,再滴加的KSCN溶液就会与溶液中的Fe3+作用,使溶液变为血红色;根据物质的元素组成及关系式可知POCl3～3HCl～3Ag+,n(Ag+)0.032 mol-0.002 mol=0.03 mol,n(POCl3)=0.01 mol,所以三氯氧磷的含量为 ×100%=50%。

答案:(1)POCl3+3H2OH3PO4+3HCl

(2)平衡压强、观察O2的流速　防止空气中的水蒸气进入三颈烧瓶

(3)温度过低,反应速率太慢;温度过高,PCl3易挥发,利用率低

(4)防止在滴加KSCN溶液时,将AgCl沉淀转化为AgSCN沉淀 　偏小

(5)Fe(NO3)3 　50%

3.焦亚硫酸钠(Na2S2O5)是常用的食品抗氧化剂之一。某研究小组进行如下实验:

实验一　焦亚硫酸钠的制取

采用如图装置(实验前已除尽装置内的空气)制取Na2S2O5。装置Ⅱ中有Na2S2O5晶体析出,发生的反应为Na2SO3+SO2Na2S2O5

(1)装置Ⅰ中产生气体的化学方程式为 　　　　　　　　　　。 

(2)要从装置Ⅱ中获得已析出的晶体,可采取的分离方法是　　。 

(3)装置Ⅲ用于处理尾气,可选用的最合理装置(夹持仪器已略去)为　　　　(填序号)。 

实验二　焦亚硫酸钠的性质

Na2S2O5溶于水即生成NaHSO3。

(4)证明NaHSO3溶液中HS的电离程度大于水解程度,可采用的实验方法是　　　　(填序号)。 

a.测定溶液的pH　b.加入Ba(OH)2溶液　c.加入盐酸　d.加入品红溶液　　e.用蓝色石蕊试纸检测

(5)检验Na2S2O5晶体在空气中已被氧化的实验方案是 　　　　。 

实验三　葡萄酒中抗氧化剂残留量的测定

(6)葡萄酒常用Na2S2O5作抗氧化剂。测定某葡萄酒中抗氧化剂的残留量(以游离SO2计算)的方案如下:

溶液出现蓝色且30 s内不褪色

(已知:滴定时反应的化学方程式为SO2+I2+2H2OH2SO4+2HI)

①按上述方案实验,消耗标准I2溶液25.00 mL,该次实验测得样品中抗氧化剂的残留量(以游离SO2计算)为　　　　　　　　　　　g·L-1。 

②在上述实验过程中,若有部分HI被空气氧化,则测得结果　　　　(填“偏高”“偏低”或“不变”)。 

【解析】(1)根据焦亚硫酸钠的制备实验,装置Ⅰ为二氧化硫气体产生的装置,发生反应的化学方程式为Na2SO3+H2SO4Na2SO4+SO2↑+H2O或Na2SO3+2H2SO42NaHSO4+SO2↑+H2O。

(2)装置Ⅱ中析出Na2S2O5晶体,分离固体、液体混合物的方法是过滤。

(3)整个实验装置中会出现二氧化硫尾气,尾气处理即吸收二氧化硫,因此装置Ⅲ选用的最合理装置(夹持仪器已略去)为氢氧化钠溶液且用防倒吸装置即d装置。

(4)NaHSO3溶液中HS既存在电离又存在水解,如何确定二者程度相对大小,可以通过溶液的酸碱性来判断,若电离大于水解,呈酸性;反之呈碱性。因此选择的实验方法是a、e。

(5)Na2S2O5晶体在空气中容易被氧化,如何确定Na2S2O5晶体在空气中是否被氧化,可以借助信息:Na2S2O5溶于水即生成NaHSO3。若没有被氧化,则溶于水后只生成亚硫酸氢钠,则加入足量盐酸,然后再加氯化钡就没有沉淀析出;若被氧化则溶于水后再加足量盐酸后,滴加氯化钡有沉淀析出,因此可以确定方案来检验Na2S2O5晶体在空气中是否被氧化。

(6)葡萄酒中抗氧化剂残留量的测定实验,根据滴定时反应的化学方程式为SO2+I2+2H2OH2SO4+2HI,通过碘的消耗量来确定样品中抗氧化剂的残留量(以游离SO2计算)。

设100.00 mL 样品中含有二氧化硫的质量为m

SO2　+　I2+2H2OH2SO4+2HI

64 g   1 mol

m    0.010 00 mol·L-1×25.00 mL=2.5×10-4 mol

m=1.6×10-2 g

样品中抗氧化剂的残留量(以游离SO2计算)为

1.6×10-2 g/0.1 L=0.16 g·L-1

因此在整个实验中碘的消耗量数值确定最为重要,若反应过程中部分HI被空气氧化生成碘单质,则消耗标准I2溶液的体积变小,使测量数值偏低。

答案:(1)Na2SO3+H2SO4Na2SO4+SO2↑+H2O

(或Na2SO3+2H2SO42NaHSO4+SO2↑+H2O)

(2)过滤

(3)d　(4)a、e

(5)取少量Na2S2O5晶体于试管中,加适量水溶解,滴加足量盐酸,振荡,再滴入氯化钡溶液,有白色沉淀生成

(6)①0.16　②偏低

4.(2021·武汉模拟)用沉淀滴定法快速测定NaI等碘化物溶液中c(I-),实验过程包括准备标准溶液和滴定待测溶液。

Ⅰ.准备标准溶液

a.准确称取AgNO3基准物4.246 8 g(0.025 0 mol)后,配制成250 mL标准溶液,放在棕色试剂瓶中避光保存,备用。

b.配制并标定100 mL 0.100 0 mol·L-1 NH4SCN标准溶液,备用。

Ⅱ.滴定的主要步骤

a.取待测NaI溶液25.00 mL于锥形瓶中。

b.加入25.00 mL 0.100 0 mol·L-1 AgNO3溶液(过量),使I-完全转化为AgI沉淀。

c.加入NH4Fe(SO4)2溶液作指示剂。

d.用0.100 0 mol·L-1NH4SCN溶液滴定过量的Ag+,使其恰好完全转化为AgSCN沉淀后,体系出现淡红色,停止滴定。

e.重复上述操作两次。三次测定数据如下表:

f.数据处理。

回答下列问题:

(1)将称得的AgNO3配制成标准溶液,所使用的仪器除烧杯和玻璃棒外还有　　　　　　　　　　　　。 

(2)AgNO3标准溶液放在棕色试剂瓶中避光保存的原因是　。 

(3)滴定应在pH<0.5的条件下进行,其原因是　　　　　　　　　。 

(4)b和c两步操作是否可以颠倒　　　　　　　　　　　　,说明理由　。 

(5)所消耗的NH4SCN标准溶液平均体积为　　　　mL,测得c(I-)=　　　　mol·L-1。 

(6)在滴定管中装入NH4SCN标准溶液的前一步,应进行的操作为　。 

(7)判断下列操作对c(I-)测定结果的影响(填“偏高”“偏低”或“无影响”)

①若在配制AgNO3标准溶液时,烧杯中的溶液有少量溅出,则测定结果　　　　　　　　　　　　　。 

②若在滴定终点读取滴定管刻度时,俯视标准液液面,则测定结果　　　　　　　　　　　　　　　。 

【解析】(1)由于需要配制250 mL标准溶液,所以需要的仪器除了烧杯和玻璃棒外,还需要250 mL的(棕色)容量瓶和胶头滴管。

(2)由于AgNO3见光易分解,所以AgNO3标准溶液放在棕色试剂瓶中避光保存。

(3)由于Fe3+易水解,其水解产物对滴定终点的判断有影响,所以滴定应该在pH<0.5的条件下进行。

(4)若b和c两步颠倒,会导致Fe3+与I-发生反应,指示剂耗尽,无法判断滴定终点。

(5)根据题干中所给的三组数据,第一组数据与第二、三两组数据差距较大,所以舍去第一组数据,第二、三两组数据取平均值进行计算,所以所消耗的NH4SCN标准溶液的体积平均为10.00 mL,结合c(AgNO3)·V(AgNO3)=

c(NH4SCN)·V(NH4SCN)+c(I-)·V(I-),计算可得c(I-)=0.060 0 mol·L-1。

(6)在滴定管中装入NH4SCN标准溶液的前一步,应进行的操作为用NH4SCN标准溶液润洗酸式滴定管。

(7)若在配制AgNO3标准溶液时,烧杯中的溶液有少量溅出,则会造成配制的AgNO3标准溶液的浓度偏小,使用的AgNO3标准溶液的体积变大,测定结果偏高;若在滴定终点读取滴定管刻度时,俯视标准液液面,会造成读数偏小,导致测定结果c(I-)偏高。

答案:(1)250 mL(棕色)容量瓶、胶头滴管

(2)避免AgNO3见光分解

(3)防止因Fe3+的水解而影响滴定终点的判断(或抑制Fe3+的水解)

(4)否(或不能)　若颠倒,Fe3+与I-反应,指示剂耗尽,无法判断滴定终点　(5)10.00　0.060 0

(6)用NH4SCN标准溶液进行润洗　(7)①偏高　②偏高

5.纳米TiO2在涂料、光催化、化妆品等领域有着极其广泛的应用。

①制备纳米TiO2的方法之一是TiCl4与水反应生成TiO2·xH2O和HCl,经过滤、水洗除去其中的Cl-,再烘干,焙烧除去水分得到粉状TiO2。

②用氧化还原滴定法测定TiO2的质量分数;一定条件下,将TiO2溶解并还原为Ti3+,再以KSCN溶液作指示剂,用NH4Fe(SO4)2标准溶液滴定Ti3+至全部生成Ti4+。请回答下列问题:

(1)检验TiO2·xH2O中Cl-是否被除净的方法是 _______________　。 

(2)滴定终点的现象是_______________________________　。 

(3)滴定分析时,称取TiO2(摩尔质量为M g· mol-1)试样w g,消耗c mol·L-1 NH4Fe(SO4)2标准溶液V mL,则TiO2质量分数表达式为　　　　　　　　　。 

(4)判断下列操作对TiO2质量分数测定结果的影响(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。

①若在配制标准溶液过程中,烧杯中的NH4Fe(SO4)2溶液有少量溅出,使测定结果　　　　　　。 

②若在滴定终点读取滴定管刻度时,俯视标准液液面,使测定结果　　　　。 

【解析】(1)检验Cl-是否被除净可以取最后一次洗涤液少量,滴加AgNO3溶液,如果没有白色沉淀产生,则说明Cl-已经被除净。

(2)滴定达到终点时,Fe3+与SCN-结合使溶液变为红色。

(3)根据氧化还原反应中得失电子的关系可知:Fe3+～Ti3+～TiO2,因此TiO2的物质的量等于Fe3+的物质的量cV×10-3 mol,TiO2的质量分数为%。

(4)①在配制NH4Fe(SO4)2标准溶液时有少量溶液溅出,则所配制溶液的浓度偏小,消耗NH4Fe(SO4)2标准溶液的体积偏大,导致测定的TiO2的物质的量偏大,质量分数偏高;

②若在滴定终点时俯视标准液液面,则所读溶液体积偏小,导致测定的TiO2的物质的量偏小,质量分数偏低。

答案:(1)取少量最后一次洗涤液,滴加AgNO3溶液,不产生白色沉淀,说明Cl-已被除净

(2)溶液变为红色,且半分钟内不褪色

(3)%

(4)①偏高　②偏低

6.滴定在化工生产和日常生活中应用很广泛。

(1)已知次氯酸可被FeSO4等物质还原,实验室可用FeSO4溶液测定次氯酸的物质的量浓度,量取10 mL次氯酸溶液,并稀释至100 mL,再从其中取出10.00 mL于锥形瓶中,并加入10.00 mL 0.80 mol·L-1的FeSO4溶液,充分反应后,用0.050 00 mol·L-1的酸性KMnO4溶液滴定至终点,消耗KMnO4溶液24.00 mL,则原次氯酸溶液的浓度为　　　　　　 。 

(2)山东省已下调食用盐碘含量标准每千克盐含碘25毫克(波动范围为18～33 mg·kg-1)。测定食盐试样中碘元素含量的步骤如下:称取4.000 g 市售食盐加入锥形瓶中,依次加入适量的水、稍过量KI及稀硫酸;充分反应后,再加入12.00 mL 6.000×10-4 mol·L-1Na2S2O3溶液,与生成的碘恰好完全反应。有关反应原理为KIO3+5KI+3H2SO43K2SO4+3I2+3H2O;I2+2S22I-+S4。计算该食盐试样中碘元素的含量　　　　mg·kg-1。 

【解析】(1)与KMnO4溶液反应的FeSO4的物质的量为

　　　　5FeSO4～ KMnO4

          5    1

 n(FeSO4) 0.050 00×24.00×10-3 mol

n(FeSO4)=6×10-3 mol。

则与次氯酸反应的n(FeSO4)=10.00×10-3 L×0.80 mol·L-1-6×10-3 mol=2×10-3 mol。

根据:HClO～　2FeSO4

　　n(HClO) 2×10-3 mol

得n(HClO)=1×10-3 mol,则原来10 mL次氯酸溶液中含n(HClO)=1×10-3 mol×=1×10-2 mol,原次氯酸溶液的浓度为=1.000 mol·L-1。

(2)根据I2+2S22I-+S4得:n(I2)=12.00×10-3 L×6.000×10-4 mol·L-1×=3.6×10-6 mol,由KIO3+5KI+3H2SO43K2SO4+3I2+3H2O得:n(KIO3)=n(I2)=×3.6×10-6 mol=1.2×10-6 mol,食盐中n(I)=n(KIO3)=1.2×10-6 mol,m(I)=1.2×10-6 mol×127 g· mol-1=1.524×10-4g=0.152 4 mg。

则该食盐试样中碘元素的含量为=38.10 mg·kg-1。

答案:(1)1.000 mol·L-1

(2)38.10