突破08 实验综合题（题型精练）-备战2021年高考化学

突破08   突破实验综合题（4）定量分析类实验限时：40分钟1.(2018·天津，9)烟道气中的NOx是主要的大气污染物之一，为了监测其含量，选用如下采样和检测方法。回答下列问题：Ⅰ.采样采样步骤：①检验系统气密性；②加热器将烟道气加热至140 ℃；③打开抽气泵置换系统内空气；④采集无尘、干燥的气样；⑤关闭系统，停止采样。（1）A中装有无碱玻璃棉，其作用为____________。（2）C中填充的干燥剂是____________(填序号)。a．碱石灰　　　　b．无水CuSO4　　　　c．P2O5（3）用实验室常用仪器组装一套装置，其作用与D(装有碱液)相同，在虚线框中画出该装置的示意图，标明气体的流向及试剂。  （4）采样步骤②加热烟道气的目的是_______________________________________。Ⅱ.NOx含量的测定将V L气样通入适量酸化的H2O2溶液中，使NOx完全被氧化成NO，加水稀释至100.00 mL。量取20.00 mL该溶液，加入V1 mL c1 mol·L－1 FeSO4标准溶液(过量)，充分反应后，用c2 mol·L－1 K2Cr2O7标准溶液滴定剩余的Fe2＋，终点时消耗V2 mL。（5）NO被H2O2氧化为NO的离子方程式为_______________________________________。（6）滴定操作使用的玻璃仪器主要有____________。（7）滴定过程中发生下列反应：3Fe2＋＋NO＋4H＋===NO↑＋3Fe3＋＋2H2OCr2O＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O则气样中NOx折合成NO2的含量为________ mg·m－3。（8）判断下列情况对NOx含量测定结果的影响(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。若缺少采样步骤③，会使测定结果________。若FeSO4标准溶液部分变质，会使测定结果__________。【答案】　（1）除尘（2）c（3）（4）防止NOx溶于冷凝水（5）2NO＋3H2O2===2H＋＋2NO＋2H2O（6）锥形瓶、酸式滴定管（7）×104（8）偏低　偏高【解析】　（1）装置A是过滤器，装有无碱玻璃棉的作用是过滤，除去粉尘。（2）C中填充的是干燥剂，除去H2O且不能与NOx反应，所以应选有酸性、干燥能力强的P2O5。（3）D装置中装有碱液，用于吸收NOx，作用与实验室中的洗气瓶相同，该装置的示意图为。（4）烟道气中有水，采样步骤②加热器将烟道气加热至140 ℃的目的是防止NOx溶于冷凝水。（5）NO被H2O2氧化为NO，H2O2的还原产物为H2O，离子方程式为2NO＋3H2O2===2H＋＋2NO＋2H2O。（6）滴定操作使用的玻璃仪器主要有锥形瓶、滴定管，因为该滴定液呈酸性，所以选用酸式滴定管。（7）滴定过程中发生下列反应：3Fe2＋＋NO＋4H＋===NO↑＋3Fe3＋＋2H2OCr2O＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O与Cr2O反应的Fe2＋的物质的量为6c2V2×10－3 mol，标准液中Fe2＋的物质的量为c1V1×10－3 mol，则与NO反应的Fe2＋的物质的量为(c1V1－6c2V2)×10－3 mol，NO的物质的量为mol，则V L气样中折合成NO2的含量为×46 g·mol－1××1 000 mg·g－1×1 000 L·m－3＝×104 mg·m－3。（8）若缺少采样步骤③，系统内存在空气，会使收集的气样中NOx偏少，测定结果偏低。若FeSO4标准溶液部分变质，溶液中的Fe2＋浓度减小，消耗的FeSO4标准溶液体积增大，会使测定结果偏高。2.碱式碳酸铜可表示为xCuCO3·yCu(OH)2，呈孔雀绿颜色，又称为孔雀石，是一种名贵的矿物宝石。它是铜与空气中的氧气、二氧化碳和水蒸气等物质反应产生的物质。CuSO4溶液与Na2CO3溶液反应可以得到碱式碳酸铜，下列实验对其组成进行相关探究。沉淀制备　称取12.5 g胆矾(CuSO4·5H2O)溶于87.5 mL 蒸馏水中，滴加少量稀硫酸(体积可以忽略不计)，充分搅拌后得到CuSO4溶液。向其中加入Na2CO3溶液，将所得蓝绿色悬浊液过滤，并用蒸馏水洗涤，再用无水乙醇洗涤，最后低温烘干备用。实验探究　设计如下装置，用制得的蓝绿色固体进行实验。根据以上实验回答下列问题：（1）配制硫酸铜溶液的过程中滴加稀硫酸的作用是__________________________，所得硫酸铜溶液的溶质质量分数为____________________。（2）实验室通常使用加热亚硝酸钠和氯化铵混合溶液的方法制取N2，该反应的化学方程式为________________________________________________________________________。（3）D装置加热前，需要首先打开活塞K，通入适量N2，然后关闭K，再点燃D处酒精灯。通入N2的作用是__________________________，B为安全瓶，基作用原理为_______________________________________，C中盛装的试剂应是__________________。（4）加热D后观察到的现象是________________________________________________。（5）待D中反应完全后，打开活塞K，再次滴加NaNO2溶液产生N2，其目的是___________。若装置F中使用Ba(OH)2溶液，实验结束后经称量，装置E的质量增加0.27 g，F中产生沉淀1.97 g。则该蓝绿色固体的化学式为__________________________[写成xCuCO3·yCu(OH)2的形式]。【答案】　（1）抑制Cu2＋水解，防止溶液变浑浊　8%（2）NaNO2＋NH4ClNaCl＋N2↑＋2H2O（3）排出装置中的空气　当装置内压力过大时，B瓶中间的安全管中液面上升，使压力稳定　浓硫酸（4）硬质玻璃管中蓝绿色固体变黑色，E中白色固体变蓝，F中溶液变浑浊（5）让停留在装置中的气体被充分吸收，减小实验误差　2CuCO3·3Cu(OH)2【解析】　（1）CuSO4属于强酸弱碱盐，溶液中存在Cu2＋＋2H2OCu(OH)2＋2H＋的可逆反应，滴加稀硫酸，H＋浓度增大，抑制Cu2＋的水解，因此滴加稀硫酸的作用是抑制Cu2＋水解，防止溶液变浑浊；溶质的质量m(CuSO4)＝×160 g· mol－1＝8 g，溶液的质量为(12.5＋87.5) g＝100 g，则溶质的质量分数为×100%＝8%。（2）NaNO2与NH4Cl发生氧化还原反应：NaNO2＋NH4Cl―→NaCl＋N2↑＋H2O，NaNO2中N由＋3价→0价，NH4Cl中N由－3价→0价，根据得失电子守恒、质量守恒进行配平，即反应方程式为NaNO2＋NH4ClNaCl＋N2↑＋2H2O。（3）加热前，通入N2的目的是排出装置中的空气；装置B为安全瓶，其作用原理是当装置内压力过大时，B瓶中间的安全管中液面上升，使压力稳定；根据实验目的，需要验证蓝绿色固体受热的产物，因此N2中的水蒸气对后续实验产生干扰，必须除去，装置C的作用是除去N2中的水蒸气，即装置C盛放的试剂是浓硫酸。（4）产物是CuO、H2O、CO2，加热后，硬质玻璃管中蓝绿色固体变黑色，E中白色固体变蓝，F中溶液变浑浊。（5）反应结束后，继续通入氮气的作用是让停留在装置中的气体被充分吸收，减小实验误差；装置E增加的是H2O的质量，即n(H2O)＝＝0.015 mol；F中沉淀是BaCO3，即n(BaCO3)＝＝0.01 mol。H元素来自Cu(OH)2，则Cu(OH)2的物质的量为0.015 mol；C元素来自于CuCO3，则CuCO3的物质的量为0.01 mol，x∶y＝0.01∶0.015＝2∶3，即蓝绿色固体的化学式为2CuCO3·3Cu(OH)2。3.[2017天津]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4.2468 g（0.0250 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 0.1000 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 0.1000 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0.1000 mol·L−1 NH4SCN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：实验序号123消耗NH4SCN标准溶液体积/mL10.2410.029.98f．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____________________。【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     0.0600（6）用NH4SCN标准溶液进行润洗（7）偏高     偏高【解析】（1）因要配制成250 mL标准溶液，所以使用的仪器除需烧杯和玻璃棒外还有250 mL（棕色）容量瓶及定容时需要的胶头滴管。（2）AgNO3标准溶液放在棕色试剂瓶中避光保存是因为AgNO3见光易分解。（3）因Fe3+的水解会影响滴定终点的判断，所以滴定应在pH＜0.5的条件下进行，抑制Fe3+的水解。（4）b和c两步操作不可以颠倒，若颠倒，Fe3+与I−反应，指示剂耗尽，无法判断滴定终点。（5）根据所提供的三组数据，第一组数据误差较大，舍去，第二、三两组数据取平均值即可，所以所消耗的NH4SCN标准溶液平均体积为10.00 mL。加入的AgNO3物质的量：n(AgNO3)= 0.1000 mol·L−1×25.00 mL。根据Ag++SCN−AgSCN↓，反应后剩余的AgNO3物质的量：n(AgNO3)= 0.1000 mol·L−1×10.00 mL。则与NaI反应的AgNO3物质的量：n(AgNO3)= 0.1000 mol·L−1×15.00 mL。根据Ag++I−AgI↓，则c(I−)=0.0600 mol·L−1。（6）在滴定管中装入NH4SCN标准溶液前应用NH4SCN标准溶液进行润洗。（7）①若在配制AgNO3标准溶液时，烧杯中的溶液有少量溅出，造成溶质减少，所配制的AgNO3标准溶液浓度偏低，测定结果偏高。②若在滴定终点读取滴定管刻度时，俯视标准液液面，造成读数偏小，则测定结果偏高。 4.[2018新课标Ⅲ卷] 硫代硫酸钠晶体（Na2S2O3·5H2O，M=248 g·mol−1）可用作定影剂、还原剂。回答下列问题：（1）已知：Ksp(BaSO4)=1.1×10−10，Ksp(BaS2O3)=4.1×10−5。市售硫代硫酸钠中常含有硫酸根杂质，选用下列试剂设计实验方案进行检验：试剂：稀盐酸、稀H2SO4、BaCl2溶液、Na2CO3溶液、H2O2溶液实验步骤现象①取少量样品，加入除氧蒸馏水②固体完全溶解得无色澄清溶液③___________④___________，有刺激性气体产生⑤静置，___________⑥___________（2）利用K2Cr2O7标准溶液定量测定硫代硫酸钠的纯度。测定步骤如下：①溶液配制：称取1.2000 g某硫代硫酸钠晶体样品，用新煮沸并冷却的蒸馏水在__________中溶解，完全溶解后，全部转移至100 mL的_________中，加蒸馏水至____________。②滴定：取0.00950 mol·L−1的K2Cr2O7标准溶液20.00 mL，硫酸酸化后加入过量KI，发生反应： Cr2O72−+6I−+14H+3I2+2Cr3++7H2O。然后用硫代硫酸钠样品溶液滴定至淡黄绿色，发生反应：I2+2S2O32−S4O62−+2I−。加入淀粉溶液作为指示剂，继续滴定，当溶液__________，即为终点。平行滴定3次，样品溶液的平均用量为24.80 mL，则样品纯度为_________%（保留1位小数）。【答案】（1）③加入过量稀盐酸  ④出现乳黄色浑浊  ⑤（吸）取上层清液，滴入BaCl2溶液                            ⑥产生白色沉淀（2）①烧杯  容量瓶  刻度②蓝色褪去  95.0 【解析】分析：本题考查的是化学实验的相关知识，主要包括两个方面一个是硫酸根离子的检验，一个是硫代硫酸钠的定量检测。详解：（1）检验样品中的硫酸根离子，应该先加入稀盐酸，再加入氯化钡溶液。但是本题中，硫代硫酸根离子和氢离子以及钡离子都反应，所以应该排除其干扰，具体过程应该为先将样品溶解，加入稀盐酸酸化（反应为S2O32- + 2H+ = SO2↑+S↓+H2O），静置，取上层清液中滴加氯化钡溶液，观察到白色沉淀，证明存在硫酸根离子。所以答案为：③加入过量稀盐酸；④有乳黄色沉淀；⑤取上层清液，滴加氯化钡溶液；⑥有白色沉淀产生。（2）①配制一定物质的量浓度的溶液，应该先称量质量，在烧杯中溶解，在转移至容量瓶，最后定容即可。所以过程为：将固体再烧杯中加入溶解，全部转移至100mL容量瓶，加蒸馏水至刻度线。②淡黄绿色溶液中有单质碘，加入淀粉为指示剂，溶液显蓝色，用硫代硫酸钠溶液滴定溶液中的单质碘，滴定终点时溶液的蓝色应该褪去。根据题目的两个方程式得到如下关系式：Cr2O72-～3I2～6S2O32-，则配制的100mL样品溶液中硫代硫酸钠的浓度c=，含有的硫代硫酸钠为0.004597mol，所以样品纯度为点睛：本题考查的知识点比较基本，其中第一问中的硫代硫酸钠样品中硫酸根离子的检验，在2014年的天津、山东、四川高考题中都出现过，只要注意到有刺激性气味气体就可以准确作答。5．[2017新课标Ⅲ]绿矾是含有一定量结晶水的硫酸亚铁，在工农业生产中具有重要的用途。某化学兴趣小组对绿矾的一些性质进行探究。回答下列问题：（1）在试管中加入少量绿矾样品，加水溶解，滴加KSCN溶液，溶液颜色无明显变化。再向试管中通入空气，溶液逐渐变红。由此可知：______________、_______________。（2）为测定绿矾中结晶水含量，将石英玻璃管（带两端开关K1和K2）（设为装置A）称重，记为m1 g。将样品装入石英玻璃管中，再次将装置A称重，记为 m2 g。按下图连接好装置进行实验。①仪器B的名称是____________________。②将下列实验操作步骤正确排序___________________（填标号）；重复上述操作步骤，直至A恒重，记为m3 g。a．点燃酒精灯，加热  b．熄灭酒精灯  c．关闭K1和K2d．打开K1和K2，缓缓通入N2  e．称量A  f．冷却到室温③根据实验记录，计算绿矾化学式中结晶水数目x=________________（列式表示）。若实验时按a、d次序操作，则使x__________（填“偏大”“偏小”或“无影响”）。（3）为探究硫酸亚铁的分解产物，将（2）中已恒重的装置A接入下图所示的装置中，打开K1和K2，缓缓通入N2，加热。实验后反应管中残留固体为红色粉末。①C、D中的溶液依次为_________（填标号）。C、D中有气泡冒出，并可观察到的现象分别为_______________。a．品红  b．NaOH  c．BaCl2  d．Ba(NO3)2  e．浓H2SO4②写出硫酸亚铁高温分解反应的化学方程式_____________________。【答案】（1）样品中没有Fe3+  Fe2+易被氧气氧化为Fe3+（2）①干燥管   ② dabfce   ③  偏小（3）①c、a  生成白色沉淀、褪色②2FeSO4Fe2O3+SO2↑+SO3↑【解析】（1）样品溶于水滴加KSCN溶液，溶液颜色无明显变化，说明样品中无Fe3+；再向试管中通入空气，溶液逐渐变红，这说明有铁离子产生，即硫酸亚铁易被空气氧化为硫酸铁，铁离子遇KSCN溶液显红色。（2）①根据仪器构造可知B是干燥管。②由于装置中含有空气，空气能氧化硫酸亚铁，所以加热前需要排尽装置中空气，利用氮气排出空气，为了使生成的水蒸气完全排除，应该先熄灭酒精灯，再冷却，然后关闭K1和K2，最后称量，即正确的排序是dabfce。③样品的质量是(m2－m1)g，加热后剩余固体是硫酸亚铁，质量为(m3－m1)g，生成水的质量为(m2－m3)g，FeSO4·xH2OFeSO4              +    xH2O                  152                18x              （m3－m1）g        （m2－m3）g则：，解得：；若实验时按a、d次序操作，在加热过程中部分硫酸亚铁被空气氧化为硫酸铁，导致m3增加，使测得生成的水偏小，生成的硫酸亚铁偏大，因此x偏小。（3）①最终得到红色粉末，说明有氧化铁生成，即分解过程发生了氧化还原反应，根据化合价变化可知一定有SO2生成，这说明硫酸亚铁分解生成氧化铁、SO2和三氧化硫。三氧化硫溶于水生成硫酸，硫酸和钡离子结合生成白色沉淀硫酸钡，由于硝酸钡在酸性溶液中有氧化性，能氧化SO2，所以应该用氯化钡，检验SO2用品红溶液，所以C、D的溶液依次为氯化钡溶液和品红溶液，实验现象是C中溶液变浑浊，产生白色沉淀，D中品红溶液褪色。②根据以上分析可知硫酸亚铁高温分解生成氧化铁、SO2和SO3，根据电子守恒和原子守恒得此反应的方程式为2FeSO4Fe2O3+SO2↑+SO3↑。