2021版高考化学一轮复习第十章化学实验基础4化学实验方案的设计与评价强化训练2（含解析）新人教版
展开化学实验方案的设计与评价
(2019·北京高考)化学小组用如下方法测定经处理后的废水中苯酚的含量(废水中不含干扰测定的物质)。
Ⅰ.用已准确称量的KBrO3固体配制一定体积的a mol·L-1 KBrO3标准溶液;
Ⅱ.取v1 mL上述溶液,加入过量KBr,加H2SO4酸化,溶液颜色呈棕黄色;
Ⅲ.向Ⅱ所得溶液中加入v2 mL废水;
Ⅳ.向Ⅲ中加入过量KI;
Ⅴ.用b mol·L-1 Na2S2O3标准溶液滴定Ⅳ中溶液至浅黄色时,滴加2滴淀粉溶液,继续滴定至终点,共消耗Na2S2O3溶液v3 mL。
已知:I2+2Na2S2O32NaI+Na2S4O6
Na2S2O3和Na2S4O6溶液颜色均为无色
(1)Ⅰ中配制溶液用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、胶头滴管和_____________。
(2)Ⅱ中发生反应的离子方程式是________________________________。
(3)Ⅲ中发生反应的化学方程式是________________________________。
(4)Ⅳ中加KI前,溶液颜色须为黄色,原因是 ______________________。
(5)KI与KBrO3物质的量关系为n(KI)≥6n(KBrO3)时,KI一定过量,理由是
________________________________________ __。
(6)Ⅴ中滴定至终点的现象是________________________________。
(7)废水中苯酚的含量为________g·L-1(苯酚摩尔质量:94 g·mol-1)。
(8)由于Br2具有________性质,Ⅱ～Ⅳ中反应须在密闭容器中进行,否则会造成测定结果偏高。
【解析】(1)准确称量KBrO3固体配制溶液所需的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、胶头滴管,一定规格的容量瓶。
(2)KBrO3溶液中加入KBr和H2SO4,溶液颜色呈棕黄色,说明生成Br2,该离子方程式为Br+ 5Br-+ 6H+ 3Br2+ 3H2O。
(3)苯酚和溴水反应得到白色沉淀2,4,6-三溴苯酚,化学方程式为+3Br2↓+3HBr。
(4)该测定过程是利用一定量的溴分别与苯酚和KI反应,注意溴须反应完全,且一定量溴的总量已知,部分溴与KI反应生成的I2可利用氧化还原滴定法测量,进而计算出与KI反应的溴的消耗量,将一定量溴减去与KI反应的溴的消耗量,可得与苯酚反应的溴的消耗量,因而一定量的溴与苯酚反应完,必须有剩余的溴与KI反应,Ⅲ中反应结束时,若溶液显黄色说明苯酚反应完,且有溴剩余,以便与KI反应,故原因为Ⅱ中生成的Br2与废水中苯酚完全反应后,Ⅲ中溶液颜色为黄色,说明有Br2剩余,剩余Br2与过量KI反应,从而间接计算苯酚消耗的Br2。
(5)Ⅱ中反应为KBrO3+ 5KBr+ 3H2SO43K2SO4+ 3Br2+3H2O可知,3n(KBrO3)=n1(Br2),Ⅱ中Br2部分与苯酚反应,剩余溴的量设为n2(Br2)[n1(Br2)>n2(Br2)]在Ⅳ中反应为Br2+2KII2+2KBr,若剩余溴完全反应,则n(KI)≥ 2n2(Br2),推知n(KI)≥6n(KBrO3);因而当n(KI)≥6n(KBrO3)时,KI一定过量。
(6)Ⅴ中含碘的溶液内加入淀粉,溶液显蓝色,随着Na2S2O3溶液滴入,蓝色变浅直至消失,因而当滴入最后一滴Na2S2O3标准溶液时,溶液由蓝色变为无色,且30 s不变色。
(7)n(Br)=av1×10-3 mol,根据反应Br+ 5Br-+ 6H+ 3Br2+ 3H2O可知n(Br2)=3av1×10-3 mol,溴分别与苯酚和KI反应,先计算由KI消耗的溴的量,设为n1(Br2),根据I2+2Na2S2O32NaI+Na2S4O6可知I2～2Na2S2O3,又Br2+2I-I2+2Br-可知Br2～I2,可得Br2～2Na2S2O3,n(Na2S2O3)= bv3×10-3 mol,n1(Br2)=bv3×10-3 mol,再计算由苯酚消耗的溴的量,设为n2(Br2)=n(Br2)- n1(Br2)=( 3av1-bv3) ×
10-3 mol,苯酚与溴水反应的计量数关系为3Br2～C6H5OH,n(C6H5OH)=n2(Br2)= (av1-bv3)×10-3mol,废水中苯酚的含量==
g·L-1。
(8)Ⅱ中生成的溴须被苯酚和KI完全反应掉,而溴有挥发性,反应时须在密闭容器中进行。
答案:(1)容量瓶
(2)Br+ 5Br-+ 6H+ 3Br2+ 3H2O
(3)+3Br2↓+3HBr
(4)Br2过量,保证苯酚完全反应
(5)反应物用量存在关系:KBrO3～3Br2～6KI,若无苯酚时,消耗KI物质的量是KBrO3物质的量的6倍,因有苯酚消耗Br2,所以当n(KI)≥6n(KBrO3)时,KI一定过量
(6)溶液蓝色恰好消失
(7)
(8)易挥发
