高考化学一轮复习第11章化学综合实验第57讲定量测定型综合实验学案

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1．掌握物质组成或含量测定的一般方法。
2．根据实验数据，能进行分析和推理，得出合理的结论。
考点一 物质含量的测定
1．重量分析法
(1)在重量分析中，一般首先采用适当的方法，使被测组分以单质或化合物的形式从试样中与其他组分分离。
(2)重量分析法不需要指示剂，实验的关键是准确判断反应是否完全，以及反应前后固体(或液体)质量的变化。
(3)重量分析法的过程包括分离和称量两个过程。根据分离的方法不同，重量分析法又可分为沉淀法、挥发法、萃取法等。
(4)计算方法
采用重量分析法进行定量计算时，可根据实验中发生反应的化学方程式或原子守恒确定相关物质之间的定量关系，再结合实验数据列出关系式，并进行相关计算。
2．滴定分析法
(1)滴定分析法一般是将已知准确浓度的标准溶液，滴加到待测溶液中，直到所加的标准溶液与待测溶液按化学计量关系定量反应完全为止，然后测量标准溶液消耗的体积，根据标准溶液的浓度和所消耗的体积，计算出待测物质的含量。
(2)实验的关键是准确量取待测溶液，根据指示剂的颜色变化确定滴定终点。
(3)根据标准溶液和待测溶液间反应类型的不同，可将滴定分析法分为四大类：中和滴定、氧化还原滴定、络合滴定和沉淀滴定。
3．气体体积法
1．某兴趣小组对鸡蛋壳中CaCO3的质量分数进行了测定(假设蛋壳中的其他物质不与盐酸反应)。五个已知质量的不同CaCO3样品在相同的密封的刚性反应容器中与过量的2.0 ml·L－1 HCl溶液反应，所产生的气体压强用附在反应容器上的压力计测量。实验数据被用来创建下图的校准线：
用蛋壳样品重复实验，实验数据见下表。
(1)反应的离子方程式为_____________________________________。
(2)因为反应是放热的，所以在记录压强之前，反应系统需________________。
(3)实验用到的定量仪器有压力计和_______________________________。
(4)蛋壳样品中CaCO3的质量分数最接近________(填字母，下同)。
a．30% b．45% c．60% d．75%
(5)另一个蛋壳样品与4.0 mL未知浓度的HCl溶液完全反应。若反应生成0.095 atm的压力，则HCl溶液的浓度至少为________ml·L－1。
a．0.002 0 b．0.050 c．0.50 d．1.0
(6)可提高该反应速率的措施有________。
a．用2.0 ml·L－1CH3COOH溶液代替2.0 ml·L－1 HCl溶液
b．将HCl溶液冷却到比原实验更低的温度
c．选择容积更小的反应容器
d．将蛋壳研磨成更细的粉末
(7)请你再设计一种测定鸡蛋壳中CaCO3的质量分数的实验方法：________________________________________________________________________________________________________________________________________。
解析：(1)碳酸钙和盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳，离子方程式为CaCO3＋2H＋===Ca2＋＋H2O＋CO2↑。
(2)因为反应是放热的，且压强受温度影响，所以在记录压强之前，反应系统需保持温度不变。
(3)固体称量需要天平，所以实验用到的定量仪器有压力计和天平。
(4)根据题图可知，当碳酸钙质量是0.20 g时，产生气体的压强是0.095 atm，所以当产生气体的压强为0.87 atm－0.80 atm＝0.07 atm时需要碳酸钙的质量是 eq \f(0.07 atm×0.20 g,0.095 atm) ≈0.147 4 g，所以蛋壳样品中CaCO3的质量分数为 eq \f(0.147 4 g,0.20 g) ×100%＝73.7%，最接近75%。
(5)若反应生成0.095 atm的压力，根据题图可知，消耗碳酸钙的质量是0.20 g，物质的量是0.002 ml，消耗氯化氢的物质的量是 0.004 ml，HCl溶液的浓度是0.004 ml÷0.004 L＝1.0 ml·L－1。
(6)a.用2.0 ml·L－1CH3COOH溶液代替2.0 ml·L－1HCl溶液，氢离子浓度减小，反应速率减小；b.将HCl溶液冷却到比原实验更低的温度，降低温度，反应速率减小；c.选择容积更小的反应容器，由于反应物是固体和溶液，因此不影响反应速率；d.将蛋壳研磨成更细的粉末，增大反应物的接触面积，反应速率增大。
(7)由于碳酸钙和盐酸反应生成气体，因此可以用反应前后质量差计算生成二氧化碳的质量，进而计算碳酸钙的质量，最后计算其质量分数。如将鸡蛋壳洗净、干燥并捣碎后，称取 m1 g 放在烧杯中，然后向烧杯中加入m2 g适量的稀盐酸，充分反应后，称得反应剩余物的质量为m3 g(假设其他物质不与盐酸反应)，生成二氧化碳的质量是(m1＋m2－m3) g，所以鸡蛋壳中CaCO3 的质量分数是 eq \f((m1＋m2－m3)×100,44m1) ×100%。
答案：(1)CaCO3＋2H＋===Ca2＋＋H2O＋CO2↑
(2)保持温度不变 (3)天平 (4)d (5)d (6)d
(7)将鸡蛋壳洗净、干燥并捣碎后，称取m1 g放在烧杯中，然后向烧杯中加入m2 g适量的稀盐酸，充分反应后，称得反应剩余物的质量为m3 g(假设其他物质不与盐酸反应)，生成二氧化碳的质量是(m1＋m2－m3) g，所以鸡蛋壳中CaCO3的质量分数是 eq \f((m1＋m2－m3)×100,44m1) ×100%(答案合理即可)
2．(2024·揭阳阶段测试)铜盐主要用于杀毒和驱虫。实验室采用滴定法测定硫酸铜样品中铜的含量。实验步骤如下：
Ⅰ.铜盐的溶解：准确称取0.50 g硫酸铜样品于碘量瓶中，加入1 ml/L H2SO4溶液和30 mL 水使之溶解。
Ⅱ.滴定：向上述碘量瓶中加入5 mL 20% KI溶液，立即用0.100 0 ml/L Na2S2O3标准溶液滴定至浅黄色。然后加入1 mL淀粉溶液，继续滴定至溶液呈浅蓝色。再加入5 mL 10% KSCN溶液，摇匀后溶液蓝色转深，再继续滴定到终点，消耗Na2S2O3标准溶液的体积为 V mL。回答下列问题：
(1)利用浓硫酸配制250 mL 1 ml/L H2SO4溶液需要的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、250 mL容量瓶、__________________。
(2)溶解硫酸铜加入硫酸的目的是_______________________；不能将硫酸换为盐酸的理由是__________________。
(3)已知滴定过程加入5 mL 20% KI溶液，有白色沉淀(CuI)生成，发生反应的离子方程式为________________________________________________________。
(4)已知I2＋I－⇌I eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) ，CuI容易吸附I eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) ，加入KSCN溶液的目的是将CuI转化为CuSCN沉淀并释放吸附的I eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) 。若不加入KSCN溶液，则测量结果__________(填“偏大”“偏小”或“不变”)。
(5)滴定终点的现象是_________________________；已知I2＋2S2O eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) ===2I－＋S4O eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(6)) ，硫酸铜样品中铜的含量为________%。
解析：(1)由浓硫酸配制1.0 ml/L H2SO4溶液需要量取浓硫酸的体积，需要量筒，“定容”需要胶头滴管。(2)铜离子易水解，故溶解硫酸铜加入硫酸可抑制铜离子的水解；Cu2＋易与Cl－形成[CuCl4]2－，影响实验结果。(3)根据得失电子守恒和质量守恒即可配平反应的离子方程式为2Cu2＋＋4I－===2CuI↓＋I2。(4)若不加入KSCN溶液，CuI会吸附I eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) ，使I2＋I－⇌I eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) 平衡正向移动，I2的物质的量偏小，消耗硫代硫酸钠标准溶液的体积偏小，导致测量结果偏小。(5)滴点终点的现象是当滴入最后半滴硫代硫酸钠标准溶液时，溶液颜色由蓝色变为无色，且30 s内不恢复原来的颜色；根据离子方程式可得关系式2Cu2＋～I2～2Na2S2O3，n(Cu2＋)＝n(Na2S2O3)＝0.100 0 ml/L×V×10－3 L＝10－4V ml，硫酸铜样品中铜的含量为 eq \f(10－4V ml×64 g/ml,0.50 g) ×100%＝1.28V%。
答案：(1)量筒、胶头滴管 (2)抑制Cu2＋水解 Cu2＋易与Cl－形成[CuCl4]2－，影响实验结果 (3)2Cu2＋＋4I－===2CuI↓＋I2 (4)偏小 (5)当滴入最后半滴硫代硫酸钠标准溶液时，溶液颜色由蓝色变成无色，且30 s内不恢复原来的颜色 1.28V
考点二 物质组成的测定
1．确定物质组成的注意事项
(1)测定实验中要有消除干扰气体的意识。
如用惰性气体将干扰气体排出，或用溶液吸收干扰气体等。
(2)测定实验中要有被测量气体全部被测量的意识。
如可采取反应结束后继续向装置中通入惰性气体以使被测量气体全部被吸收剂吸收的方法。
(3)测定实验中要有数据的采集处理意识。
①称量固体质量时，用托盘天平可估读到 0.1 g，精确度要求高的实验中可以用分析天平或电子天平。
②测量液体体积时，一般实验中选用适当规格的量筒，可估读到0.1 mL，准确度要求高的定量实验如酸碱中和滴定中选用滴定管，可估读到 0.01 mL。
③气体除了量取外，还可以称量。称量气体的质量时一般有两种方法：一种方法是称反应装置在放出气体前后的质量减小值；另一种方法是称吸收装置在吸收气体前后的质量增大值。
④用pH试纸(测得整数值)或pH计(精确到0.01)直接测出溶液的pH，经过计算可以得到溶液中H＋或OH－的物质的量浓度。
2．物质组成计算的常用方法
1．(2021·高考全国甲卷)胆矾(CuSO4·5H2O)易溶于水，难溶于乙醇。某小组用工业废铜焙烧得到的CuO(杂质为氧化铁及泥沙)为原料与稀硫酸反应制备胆矾，并测定其结晶水的含量。回答下列问题。
(1)制备胆矾时，用到的实验仪器除量筒、酒精灯、玻璃棒、漏斗外，还必须使用的仪器有________(填标号)。
A．烧杯B．容量瓶
C．蒸发皿D．移液管
(2)将CuO加入适量的稀硫酸中，加热，其主要反应的化学方程式为___________________________________________________________________，
与直接用废铜和浓硫酸反应相比，该方法的优点是________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(3)待CuO完全反应后停止加热，边搅拌边加入适量H2O2，冷却后用 NH3·H2O调pH为3.5～4，再煮沸10 min，冷却后过滤。滤液经如下实验操作：加热蒸发、冷却结晶、__________、乙醇洗涤、________，得到胆矾。其中，控制溶液pH为3.5～4的目的是__________________________，煮沸10 min的作用是__________________________________。
(4)结晶水测定：称量干燥坩埚的质量为m1，加入胆矾后总质量为m2，将坩埚加热至胆矾全部变为白色，置于干燥器中冷却至室温后称量，重复上述操作，最终总质量恒定为m3。根据实验数据，胆矾分子中结晶水的个数为______________________(写表达式)。
(5)下列操作中，会导致结晶水数目测定值偏高的是________(填标号)。
①胆矾未充分干燥
②坩埚未置于干燥器中冷却
③加热时有少量胆矾迸溅出来
解析：(4)由题意知，结晶水的质量为m2－m3，硫酸铜的质量为m3－m1，设胆矾的化学式为CuSO4·xH2O，根据系数之比等于物质的量之比，x＝ eq \f(\f(m2－m3,18 g·ml－1),\f(m3－m1,160 g·ml－1)) ＝ eq \f(80×(m2－m3),9×(m3－m1)) 。(5)胆矾未充分干燥，会使测定的结晶水的质量偏高，导致结晶水数目测定值偏高，①符合题意；坩埚未置于干燥器中冷却，会使测定的结晶水的质量偏低，导致结晶水数目测定值偏低，②不符合题意；加热时有少量胆矾迸溅出来，会使测定的结晶水的质量偏高，导致结晶水数目测定值偏高，③符合题意。
答案：(1)AC (2)CuO＋H2SO4 eq \(=====,\s\up7(△)) CuSO4＋H2O 不产生SO2(或硫酸利用率高) (3)过滤 干燥 除尽铁和抑制CuSO4水解 破坏Fe(OH)3胶体易于过滤
(4) eq \f(80×(m2－m3),9×(m3－m1)) (5)①③
2．某浅绿色晶体X[x(NH4)2SO4·yFeSO4·zH2O]在分析化学中常用作还原剂。为确定其组成，某小组同学进行如下实验：
Ⅰ.NH eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(4)) 含量的测定
采用蒸馏法，蒸馏装置如下图所示。
相关的实验步骤如下：
①准确称取58.80 g晶体X，加水溶解后，将溶液注入三颈烧瓶中；
②准确量取50.00 mL 3.030 ml·L－1 H2SO4溶液于锥形瓶中；
③向三颈烧瓶中加入足量NaOH溶液，通入氮气，加热，蒸氨结束后取下锥形瓶；
④用0.120 ml·L－1的NaOH标准溶液滴定锥形瓶中过量的硫酸，滴定终点时消耗25.00 mL NaOH标准溶液。
(1)仪器M的名称为________。
(2)步骤③中发生的氧化还原反应的化学方程式为________________________，
蒸氨结束后，为了减小实验误差，还需要对直形冷凝管进行“处理”，“处理”的操作方法是________________________________________________。
(3)步骤④中，若振荡时锥形瓶中有液体溅出，则所测得的n(NH eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(4)) )的值将__________(填“偏大”“偏小”或“不变”)。
Ⅱ.SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) 含量的测定
采用重量分析法，相关的实验步骤如下：
①另准确称取58.80 g晶体X于烧杯中，加水溶解，边搅拌边加入过量的BaCl2溶液；
②将得到的溶液用无灰滤纸(灰分质量很小，可忽略)过滤，洗涤沉淀3～4次；
③用滤纸包裹好沉淀取出，灼烧滤纸包至滤纸完全灰化；
④继续灼烧沉淀至恒重，称量，得沉淀质量为69.90 g。
(4)步骤①中，判断BaCl2溶液已过量的实验操作和现象是_______________。
(5)步骤②中，采用冷水洗涤沉淀，主要目的是__________________________。
(6)结合实验Ⅰ、Ⅱ通过计算得出晶体X的化学式为________________________。
解析：(3)步骤④中，若振荡时锥形瓶中有液体溅出，消耗NaOH的量减少，则锥形瓶内溶液中剩余硫酸的量减少，与氨反应的硫酸的量增多，故所测得的n(NH eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(4)) )的值偏大。
(6)与NaOH反应的H＋的物质的量为0.120 ml·L－1×0.025 L＝0.003 ml，与NH3反应的H＋的物质的量为3.030 ml·L－1×0.05 L×2－0.003 ml＝0.3 ml，即n(NH eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(4)) )＝0.3 ml；69.90 g沉淀为BaSO4，n(SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) )＝ eq \f(69.90 g,233 g·ml－1) ＝0.3 ml；利用电荷守恒：n(NH eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(4)) )＋2n(Fe2＋)＝2n(SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) )，可得n(Fe2＋)＝0.15 ml；再利用质量守恒得m(H2O)＝58.80 g－m(NH eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(4)) )－m(SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) )－m(Fe2＋)＝16.2 g，n(H2O)＝0.9 ml；综上所述，n(NH eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(4)) )∶n(Fe2＋)∶n(SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) )∶n(H2O)＝2∶1∶2∶6，晶体X的化学式为(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O。
答案：(1)分液漏斗 (2)4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 用蒸馏水冲洗冷凝管内通道2～3次，并将洗涤液注入锥形瓶中 (3)偏大 (4)待浊液分层后，向上层清液中加入1～2滴BaCl2溶液，若无白色浑浊出现，则说明BaCl2溶液已过量 (5)尽可能减少沉淀的溶解损失，减小实验误差 (6)(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O
1．(2023·新高考重庆卷)煤的化学活性是评价煤气化或燃烧性能的一项重要指标，可用与焦炭(由煤样制得)反应的CO2的转化率α来表示。研究小组设计测定α的实验装置如下：
(1)装置Ⅰ中，仪器a的名称是_________；b中除去的物质是________(填化学式)。
(2)①将煤样隔绝空气在900 ℃加热1小时得焦炭，该过程称为________。
②装置Ⅱ中，高温下发生反应的化学方程式为_______________________。
③装置Ⅲ中，先通入适量的气体X，再通入足量Ar气。若气体X被完全吸收，则可依据d和e中分别生成的固体质量计算α。
ⅰ.d中的现象是____________。
ⅱ.e中生成的固体为Ag，反应的化学方程式为__________________________。
ⅲ.d和e的连接顺序颠倒后将造成α________(填“偏大”“偏小”或“不变”)。
ⅳ.在工业上按照国家标准测定α：将干燥后的CO2(含杂质N2的体积分数为n)以一定流量通入装置Ⅱ反应，用奥氏气体分析仪测出反应后某时段气体中CO2的体积分数为m，此时α的表达式为__________。
解析：稀盐酸与碳酸钙反应生成二氧化碳、氯化钙和水，由于盐酸易挥发，二氧化碳中含有氯化氢杂质，先用碳酸氢钠饱和溶液吸收氯化氢，再用浓硫酸干燥气体，二氧化碳通入管式炉中与灼热的焦炭反应生成一氧化碳，将混合气体X先通入足量氢氧化钡溶液中吸收二氧化碳，再将一氧化碳通入足量银氨溶液中反应生成银单质。
(1)装置Ⅰ中，仪器a的名称是分液漏斗；由于二氧化碳中含有氯化氢气体，因此b中除去的物质是HCl。
(2)①将煤样隔绝空气在900 ℃加热1小时得焦炭，即隔绝空气加强热使之分解，该过程称为干馏。②装置Ⅱ中，高温下二氧化碳与焦炭反应生成一氧化碳，化学方程式为CO2＋C eq \(=====,\s\up7(高温)) 2CO。③ⅰ.d中二氧化碳与氢氧化钡反应生成碳酸钡沉淀和水，反应现象是有白色沉淀生成。ⅱ.e中生成的固体为Ag，根据氧化还原反应原理分析可知，CO被氧化为CO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) ，反应的化学方程式为CO＋2[Ag(NH3)2]OH===2Ag↓＋(NH4)2CO3＋2NH3。ⅲ.若d和e的连接顺序颠倒，二氧化碳会和银氨溶液反应，导致二氧化碳与氢氧化钡反应的量减少，将造成α偏大。ⅳ.设反应后气体物质的量为b ml，CO2物质的量为bm ml，反应前气体物质的量为a ml，反应前CO2物质的量为a(1－n) ml，氮气物质的量为an ml，消耗CO2物质的量为[a(1－n)－bm] ml，生成CO物质的量为 2[a(1－n)－bm] ml，故b＝an＋bm＋2[a(1－n)－bm]，解得b＝ eq \f(a(2－n),1＋m) ，此时α的表达式为 eq \f([a(1－n)－\f(a(2－n),1＋m)m] ml,a(1－n) ml) ×100%＝ eq \f(1－n＋m－mn－2m＋nm,(1＋m)(1－n)) ×100%＝ eq \f(1－n－m,(1＋m)(1－n)) ×100%。
答案：(1)分液漏斗 HCl (2)①干馏 ②CO2＋C eq \(=====,\s\up7(高温)) 2CO ③ⅰ.有白色沉淀生成
ⅱ.CO＋2[Ag(NH3)2]OH===2Ag↓＋(NH4)2CO3＋2NH3 ⅲ.偏大
ⅳ. eq \f(1－n－m,(1＋m)(1－n)) ×100%
2．(2023·浙江6月选考)某研究小组用铝土矿为原料制备絮凝剂聚合氯化铝{[Al2(OH)aClb]m，a＝1～5}按如下流程开展实验。
已知：①铝土矿的主要成分为Al2O3，含少量Fe2O3和SiO2。用NaOH溶液溶解铝土矿过程中SiO2转变为难溶性的铝硅酸盐。
②[Al2(OH)aClb]m的絮凝效果可用盐基度衡量，盐基度＝ eq \f(a,a＋b) ，当盐基度为0.60～0.85时，絮凝效果较好。
请回答：
(1)步骤Ⅰ所得滤液中主要溶质的化学式是________。
(2)下列说法不正确的是________。
A．步骤Ⅰ，反应须在密闭耐高压容器中进行，以实现所需反应温度
B．步骤Ⅱ，滤液浓度较大时通入过量CO2有利于减少Al(OH)3沉淀中的杂质
C．步骤Ⅲ，为减少Al(OH)3吸附的杂质，洗涤时需对漏斗中的沉淀充分搅拌
D．步骤Ⅳ中控制Al(OH)3和AlCl3的投料比可控制产品盐基度
(3)步骤Ⅴ采用如下图所示的蒸汽浴加热，仪器A的名称是________；步骤Ⅴ不宜用酒精灯直接加热的原因是_______________________________________。
(4)测定产品的盐基度。
Cl－的定量测定：称取一定量样品，配成溶液，移取25.00 mL 溶液于锥形瓶中，调pH＝6.5～10.5，滴加指示剂K2CrO4溶液。在不断摇动下，用0.100 0 ml·L－1 AgNO3标准溶液滴定至浅红色(有Ag2CrO4沉淀)，30秒内不褪色。平行测试3次，平均消耗AgNO3标准溶液 22.50 mL。另测得上述样品溶液中c(Al3＋)＝0.100 0 ml·L－1。
①产品的盐基度为________。
②测定Cl－过程中溶液pH过低或过高均会影响测定结果，原因是_____________________________________________________________________
___________________________________________________________________。
解析：铝土矿的主要成分为Al2O3，含少量Fe2O3和SiO2，向铝土矿中加入氢氧化钠溶液，得到难溶性铝硅酸盐、四羟基合铝酸钠，氧化铁不与氢氧化钠溶液反应，过滤，滤液中主要溶质为四羟基合铝酸钠；向四羟基合铝酸钠溶液中通入二氧化碳，过滤，得到氢氧化铝沉淀；将Al(OH)3沉淀分成两份，一份加入盐酸得到氯化铝溶液，将AlCl3溶液和另一份 Al(OH)3沉淀混合得到聚合氯化铝溶液，加热得到聚合氯化铝固体。
(1)步骤Ⅰ所得滤液中主要溶质的化学式是Na[Al(OH)4]。
(2)A．步骤Ⅰ，反应所需温度高于100 ℃，因此反应须在密闭耐高压容器中进行，以实现所需反应温度，故A正确；B．步骤Ⅱ，滤液浓度较大时通入过量CO2生成氢氧化铝和碳酸氢钠，而NaHCO3溶解度较小容易析出，不利于减少Al(OH)3沉淀中的杂质，故B错误；C．步骤Ⅲ，洗涤时不能对漏斗中的沉淀充分搅拌，故C错误；D．[Al2(OH)aClb]m 中a、b可通过控制Al(OH)3和AlCl3的投料比来控制产品盐基度，故D正确。
(3)仪器A的名称是蒸发皿；酒精灯直接加热时温度较高，导致 [Al2(OH)aClb]m 分解。
(4)①根据关系式Cl－～Ag＋可知，样品溶液中氯离子的物质的量浓度为 eq \f(0.100 0 ml·L－1×0.022 50 L,0.025 L) ＝0.09 ml·L－1，n(Al3＋)∶n(Cl－)＝10∶9；根据电荷守恒得聚合氯化铝的化学式为[Al2(OH)4.2Cl1.8]m，产品的盐基度为 eq \f(4.2,4.2＋1.8) ＝0.7。②测定Cl－过程中溶液pH过低，CrO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) 转化为Cr2O eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(7)) ，CrO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) 浓度降低，不能形成沉淀显色以指
示终点；而pH过高，OH－会与Ag＋反应，导致消耗的硝酸银的量偏多。
答案：(1)Na[Al(OH)4] (2)BC (3)蒸发皿 酒精灯直接加热时温度较高，聚合氯化铝会分解 (4)①0.7 ②pH过低，CrO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) 转化为Cr2O eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(7)) ，CrO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) 浓度降低，不能形成沉淀显色以指示终点；而pH过高，OH－会与Ag＋反应，导致消耗的硝酸银的量偏多
课时跟踪练
1．S-蜂斗菜素具有的解痉作用强度是罂粟碱的4～5倍。实验室为探究其元素组成设计如下实验。
Ⅰ.设计实验证明S-蜂斗菜素中含碳、氢、硫三种元素。
(1)从装置A～F中选择合适的仪器完成实验，正确的连接顺序是a→________→尾气吸收(按气流方向，用小写字母表示，仪器不可重复使用)。
(2)装置F中盛放的试剂为________。
(3)装置E中酸性高锰酸钾溶液足量，所以整个过程中装置E中现象不太明显，实验中能证明药品中含硫元素的实验现象为__________________；装置E中发生反应的离子方程式为__________________________________________。
Ⅱ.测定药品中硫元素的质量分数。
实验步骤：取a g药品，碾碎后，充分燃烧；将产生的SO2气体全部通入V1 mL c1 ml·L－1的碘水中；待吸收完全后，向混合溶液中滴加少量淀粉溶液，再用c2 ml·L－1硫代硫酸钠标准溶液滴定，最终消耗硫代硫酸钠标准溶液的体积为V2 mL。已知：2S2O eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) ＋I2===S4O eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(6)) ＋2I－。
(4)滴定时盛放硫代硫酸钠标准溶液的仪器为________(填仪器名称)；该仪器使用前需进行的操作为________________。
(5)滴定终点的现象为________________________________________。
(6)该药品中硫元素的质量分数为____________(列出表达式即可)。
(7)若SO2气体中混有少量O2，则可能会导致测定结果________(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
解析：Ⅰ.由题意可知，整个实验过程中不需要干燥，装置B无需使用，品红溶液用来检验SO2，澄清石灰水用来检验CO2，酸性高锰酸钾溶液用来除去SO2，干燥管用来检验水蒸气，应盛放无水硫酸铜，正确的连接顺序是a→jk→de→hi→fg→尾气吸收。
Ⅱ.(6)由题意分析可知，由硫代硫酸钠计算剩余的I2，用I2的总量减去剩余的I2的量可得氧化SO2的I2的量，故该药品中硫元素的质量分数为 eq \f((c1V1－\f(c2V2,2))×32×10－3,a) ×100%。
(7)若燃烧时过量氧气进入吸收液中，可能会氧化部分SO2或I－，则会导致测定结果偏小。
答案：Ⅰ.(1)jk→de→hi→fg (2)无水硫酸铜 (3)装置C中品红溶液褪色 2MnO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(4)) ＋5SO2＋2H2O===5SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) ＋2Mn2＋＋4H＋
Ⅱ.(4)碱式滴定管 检漏 (5)滴入最后半滴硫代硫酸钠标准溶液后，溶液颜色由蓝色变为无色，且30 s内不恢复原来的颜色
(6) eq \f((c1V1－\f(c2V2,2))×32×10－3,a) ×100% (7)偏小
2．(2024·珠海实验中学质检)三氯化铬(CrCl3)是常用的媒染剂和催化剂，易潮解，易升华，高温下易被氧气氧化。实验室利用反应Cr2O3(s)＋3CCl4 eq \(=====,\s\up7(高温)) 2CrCl3(s)＋3COCl2(g)制取CrCl3，实验装置如下图所示。
已知：①COCl2(俗称光气)有毒，遇水发生水解。
②碱性条件下，H2O2将Cr3＋氧化为CrO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) ；酸性条件下，H2O2将Cr2O eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(7)) 还原为Cr3＋。
回答下列问题：
(1)装置B中热水浴的作用是__________________________________；装置F的名称为____________。
(2)装置E用来收集产物，实验过程中若装置D处出现堵塞，可观察到的现象是___________________________________________________________________。
(3)写出光气水解的化学方程式：____________________________________。
(4)测定产品中CrCl3质量分数的实验步骤如下：
Ⅰ.取m g CrCl3产品，在强碱性条件下，加入过量的30%H2O2溶液，小火加热使CrCl3完全转化为CrO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) ，继续加热一段时间；
Ⅱ.冷却后加适量的蒸馏水，再滴入适量的浓硫酸和浓磷酸(加浓磷酸的目的是防止指示剂提前变色)，使CrO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) 转化为Cr2O eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(7)) ；
Ⅲ.用新配制的c ml·L－1(NH4)2Fe(SO4)2标准溶液滴定至终点，消耗(NH4)2Fe(SO4)2标准溶液10.00 mL。已知：Cr2O eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(7)) ＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O。
①步骤Ⅰ中继续加热一段时间的目的是_______________________________。
②步骤Ⅱ中CrO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) 转化为Cr2O eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(7)) 的离子方程式为_______________________。
③产品中CrCl3质量分数表达式为____________________________________。
解析：由题给信息可知，实验前先通入氮气排尽装置内的空气，防止三氯化铬高温下被氧气氧化，由实验装置图可知，装置A中盛有的浓硫酸用于干燥通入的氮气，其中长导管的作用是防堵塞，装置B在水浴加热条件下将四氯化碳汽化为蒸气，装置C中四氯化碳与三氧化二铬在高温条件下反应制备三氯化铬，装置E用于冷凝收集三氯化铬，装置F中盛有的无水氯化钙用于吸收水蒸气，防止水蒸气进入装置E中，装置G中盛有的氢氧化钠溶液用于吸收有毒的光气，防止污染空气。
(1)由分析可知，装置B在水浴加热条件下将四氯化碳汽化为蒸气，由实验装置图可知，装置F为球形干燥管。
(2)由分析可知，装置E用于冷凝收集三氯化铬，实验过程中若装置D处出现堵塞，装置中气体压强会增大，装置A中长导管内液面上升。
(3)由题意可知，光气与水发生水解反应生成二氧化碳和HCl，化学方程式为COCl2＋H2O===CO2＋2HCl。
(4)①由题给信息可知，过氧化氢具有还原性，酸性条件下能将Cr2O eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(7)) 还原为Cr3＋，为防止过氧化氢干扰实验，步骤Ⅰ中应继续加热一段时间使过氧化氢分解除去。②步骤Ⅱ中铬酸根离子转化为重铬酸根离子的离子方程式为2CrO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) ＋2H＋===Cr2O eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(7)) ＋ H2O。③由原子守恒和题给离子方程式可得关系式：2CrCl3～Cr2O eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(7)) ～
6(NH4)2Fe(SO4)2，三氯化铬的质量分数为 eq \f(c ml·L－1×0.01 L×\f(2,6)×158.5 g·ml－1,m g) ×100%＝ eq \f(158.5c,3m) %。
答案：(1)使CCl4汽化为蒸气 球形干燥管
(2)装置A中长导管内液面上升
(3)COCl2＋H2O===CO2＋2HCl
(4)①除去过量的H2O2 ②2CrO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) ＋2H＋===Cr2O eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(7)) ＋ H2O ③ eq \f(158.5c,3m) %
3．检验甲醛含量的方法有很多，其中银-Ferrzine法灵敏度较高。测定原理为甲醛将Ag2O还原成Ag，产生的Ag与Fe3＋定量反应生成Fe2＋，Fe2＋与菲洛嗪(Ferrzine)形成有色配合物，通过测定吸光度计算出甲醛的含量。某学习小组类比此原理设计如下装置测定新装修居室内空气中甲醛的含量(夹持装置略去)。
已知：甲醛和银氨溶液反应生成单质银和CO2，氮化镁与水反应放出NH3，毛细管内径不超过 1 mm。请回答下列问题。
(1)装置A中发生反应的化学方程式为___________________________________，
用饱和食盐水代替水制备NH3的原因是________________________________。
(2)装置B中装有AgNO3溶液，仪器B的名称为__________________。
(3)银氨溶液的制备。关闭K1、K2，打开K3，打开______________________，使饱和食盐水缓慢滴入圆底烧瓶中，当观察到装置B中________________________________________________________________________________________________________________________，停止通入NH3。
(4)室内空气中甲醛含量的测定。
①用热水浴加热装置B，打开K1，将滑动隔板缓慢由最右端抽到最左端，吸入1 L室内空气，关闭K1，后续操作是______________________________________；
再重复上述操作3次。毛细管的作用是______________________________。
②向上述装置B中充分反应后的溶液中加入稀硫酸调节溶液pH＝1，再加入足量Fe2(SO4)3溶液，充分反应后立即加入菲洛嗪，Fe2＋与菲洛嗪形成有色物质，在562 nm处测定吸光度，测得生成1.12 mg Fe2＋，空气中甲醛的含量为________mg·L－1。
解析：(1)Mg3N2与H2O反应生成Mg(OH)2和NH3，化学方程式为Mg3N2＋6H2O===3Mg(OH)2＋2NH3↑；用饱和食盐水代替水，单位体积溶液中水的含量降低，可减小生成NH3的速率。(2)仪器B的名称为三颈烧瓶或三口烧瓶。(3)打开分液漏斗的活塞与旋塞，使饱和食盐水缓慢滴入圆底烧瓶中，NH3进入装置B中首先发生反应Ag＋＋NH3＋H2O===AgOH↓＋NH eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(4)) ，然后发生反应AgOH＋2NH3·H2O===[Ag(NH3)2]＋＋OH－＋2H2O，当观察到装置B中最初产生的白色沉淀恰好完全溶解时，即得到银氨溶液，停止通入NH3。(4)①用热水浴加热装置B，打开K1，将滑动隔板缓慢由最右端抽到最左端，吸入1 L室内空气，关闭K1，后续操作是打开K2，缓慢推动滑动隔板，将气体全部推出，关闭K2；再重复上述操作3次。毛细管的作用是减小气体的通入速率，使空气中的甲醛被完全吸收。②甲醛和银氨溶液共热反应生成Ag和CO2，Fe3＋被Ag还原为Fe2＋，根据得失电子守恒可得关系式：HCHO～4Fe2＋，1.12 mg Fe2＋的物质的量为2×10－5 ml，甲醛的物质的量为5×10－6 ml，因实验进行了4次操作，所以测得1 L空气中甲醛的物质的量为1.25×10－6 ml，空气中甲醛的含量为1.25×10－6 ml×30 g·ml－1×103 mg·g－1÷1 L＝0.037 5 mg·L－1。
答案：(1)Mg3N2＋6H2O===3Mg(OH)2＋2NH3↑ 减小生成NH3的速率
(2)三颈烧瓶(或三口烧瓶)
(3)分液漏斗的活塞与旋塞 最初产生的白色沉淀恰好完全溶解时
(4)①打开K2，缓慢推动滑动隔板，将气体全部推出，关闭K2 减小气体的通入速率，使空气中的甲醛被完全吸收
②0.037 5
4．(2023·浙江1月选考)某研究小组制备纳米ZnO，再与金属有机框架(MOF)材料复合制备荧光材料ZnO@MOF，流程如下：
已知：①含锌组分间的转化关系：Zn2＋ eq \(KN*,\s\up7(OH－),\s\d8(H＋)) Zn(OH)2 eq \(KN*,\s\up7(OH－),\s\d8(H＋)) [Zn(OH)4]2－；
②ε-Zn(OH)2是Zn(OH)2的一种晶型，39 ℃以下稳定。
请回答：
(1)步骤Ⅰ，初始滴入ZnSO4溶液时，体系中主要含锌组分的化学式是________。
(2)下列有关说法不正确的是________。
A．步骤Ⅰ，搅拌的作用是避免反应物浓度局部过高，使反应充分
B．步骤Ⅰ，若将过量NaOH溶液滴入ZnSO4溶液制备ε-Zn(OH)2，可提高ZnSO4的利用率
C．步骤Ⅱ，为了更好地除去杂质，可用50 ℃的热水洗涤
D．步骤Ⅲ，控温煅烧的目的是控制ZnO的颗粒大小
(3)步骤Ⅲ，盛放样品的容器名称是________。
(4)用Zn(CH3COO)2和过量(NH4)2CO3反应，得到的沉淀可直接控温煅烧得纳米ZnO，沉淀无需洗涤的原因是____________________________________。
(5)为测定纳米ZnO产品的纯度，可用已知浓度的EDTA标准溶液滴定Zn2＋。从下列选项中选择合理的仪器和操作，补全如下步骤[“________”上填写一件最关键仪器，“( )”内填写一种操作，均用字母表示]。
用________(称量ZnO样品x g)→用烧杯( )→用________( )→用移液管( )→用滴定管(盛装EDTA标准溶液，滴定Zn2＋)
仪器：a.烧杯；b.托盘天平；c.容量瓶；d.分析天平；e.试剂瓶
操作：f.配制一定体积的Zn2＋溶液；g.酸溶样品；
h．量取一定体积的Zn2＋溶液；i.装瓶贴标签
(6)制备的ZnO@MOF荧光材料可测Cu2＋浓度。已知ZnO@MOF的荧光强度比值与Cu2＋在一定浓度范围内的关系如下图所示。
某研究小组取7.5×10－3 g人血浆铜蓝蛋白(相对分子质量为1.5×105)，经预处理，将其中Cu元素全部转化为Cu2＋并定容至1 L。取样测得荧光强度比值为10.2，则1个血浆铜蓝蛋白分子中含________个铜原子。
解析：(1)步骤Ⅰ，初始滴入ZnSO4溶液时，NaOH过量，ZnSO4少量，根据已知①可知，Zn2＋转化为[Zn(OH)4]2－。(2)步骤Ⅰ，搅拌可以避免反应物浓度局部过高，使反应物充分混合，使反应充分，A项正确；步骤Ⅰ，若将过量NaOH溶液滴入ZnSO4溶液，过量的NaOH会使Zn(OH)2转化为Na2[Zn(OH)4]，不能提高ZnSO4的利用率，B项错误；ε-Zn(OH)2 在39 ℃以下稳定，故应采用低于39 ℃的水洗涤，C项错误；步骤Ⅲ，控温煅烧得到纳米ZnO，因此控温煅烧是为了控制ZnO的颗粒大小，D项正确。(3)步骤Ⅲ，煅烧ε-Zn(OH)2固体在坩埚中进行。(5)利用配位滴定法测定纳米ZnO产品的纯度，具体操作为用分析天平称量ZnO样品→用烧杯酸溶样品→用容量瓶配制一定体积的Zn2＋溶液→用移液管量取一定体积的Zn2＋溶液→用滴定管盛装EDTA标准溶液，滴定Zn2＋。(6)根据图示，荧光强度比值为10.2时，铜离子的浓度为0.4 ×10－6 ml·L－1，物质的量为0.4×10－6 ml，血浆铜蓝蛋白的物质的量为 eq \f(7.5×10－3 g,1.5×105 g· ml－1) ＝5 × 10－8 ml，故1个血浆铜蓝蛋白分子中含有铜原子的个数为 eq \f(0.4×10－6 ml,5×10－8 ml) ＝8。
答案：(1)[Zn(OH)4]2－
(2)BC
(3)坩埚
(4)杂质中含有CH3COO－、CO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) 、NH eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(4)) ，在控温煅烧过程中分解或被氧化为气体而除去
(5)d g c f h (6)8直接
测量法
将气体通入带有刻度的容器中，直接读取气体的体积。根据所用测量仪器的不同，有上图中B、C、D三种方法
间接
测量法
利用气体将液体(通常为水)排出，通过测量所排出液体的体积从而得到气体体积。如上图中A，该装置要保证“短进长出”
蛋壳样品质量
0.20 g
反应前压强
0.80 atm
反应后压强
0.87 atm
类型
解题方法
物质含
量计算
根据关系式法、得失电子守恒法、滴定法等，求出混合物中某一成分的量，再除以样品的总量，即可得出其含量
确定物质化学式的计算
①根据题给信息，计算出有关物质的物质的量。②根据电荷守恒，确定出未知离子的物质的量。③根据质量守恒，确定出结晶水的物质的量。④各粒子的物质的量之比即为物质化学式的下角标之比
多步滴
定计算
复杂的滴定可分为两类
①连续滴定法：第一步滴定反应生成的产物，还可以继续参加第二步的滴定。根据第二步滴定的消耗量，可计算出第一步滴定的反应物的量。
②返滴定法：第一步用的滴定剂是过量的，第二步再用另一物质返滴定过量的滴定剂。根据第一步加入的滴定剂减去第二步过量的滴定剂，即可得出第一步所求物质的量