高考化学热点试题热点22定量分析型实验综合题含解析答案

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定量分析型实验是高考化学的重点，在近几年高考题型中均有涉及。题型主要将化学实验与化学计量有机的结合在一起，考察测定物质成分的纯度、产品的产率计算、热重曲线分析等。涉及到的高中教材实验主要有：
（1）一定物质的量浓度溶液的配制及误差分析；
（2）酸碱中和滴定及滴定曲线的分析、拓展的氧化还原滴定法、沉淀滴定法、络合滴定法等。
（3）中和热的测定；
（4）硫酸铜晶体结晶水含量的测定；
（5）盐的溶解度的测定；
1．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。
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。
回答下列问题：
(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 ，试剂是 。
(5)改为通入O2前，需_______(填标号)。
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= (用科学记数法表示)。
2．钙元素以多种形式广泛存在于自然界中，鸡蛋壳中钙的存在形式为CaCO3。为测定鸡蛋壳中钙的含量，课外小组做如下实验：
回答下列问题。
(1)滤液I与草酸铵反应采用水浴加热的优点是 。
(2)为保证实验精确度，判断沉淀I是否洗涤干净的方法是 。
(3)向沉淀中加入溶液，反应的离子方程式为 。
(4)用标准溶液滴定滤液III的过程中，(VII)被还原为(II)，C(III)被氧化为。现将滤液III稀释至，再取其中的溶液，用标准溶液滴定。
①以上操作过程中一定需要下列哪些仪器： (填字母)。
②达到滴定终点时，溶液的颜色变化是 。
③滴定到终点，静置后如图读取KMnO4标准溶液的体积数值，则测定钙元素含量将 (填“偏高”“偏低”或“无影响”)。
④若实验测得数据如下表，蛋壳中含钙的质量分数为 (保留两位小数)。
(5)如果采用由碳酸钙直接转化为草酸钙进行测定，25℃时，向20mL碳酸钙的饱和溶液中逐滴加入cml/L的草酸铵溶液20mL，若有草酸钙沉淀生成，则c的取值范围为 (草酸钙的Ksp=4.0×10-8，碳酸钙的Ksp=2.5×10-9)。
3．氧钒碱式碳酸铵晶体是制备多种含钒产品和催化剂的基础原料和前驱体。
已知：①氧钒碱式碳酸铵晶体呈紫红色，难溶于水和乙醇
②有较强还原性，易被氧化
实验室以为原料制备该晶体的流程如图：
i.向中加入足量盐酸酸化的溶液，微沸数分钟。
ii.将净化的溶液缓慢加入到足量溶液，有气泡产生，析出紫红色晶体。
iii.待反应结束后，在有保护气的环境中，将混合液静置一段时间，抽滤，所得晶体用饱和溶液洗涤3次，再用无水乙醇洗涤2次，得到粗产品。
请回答下列问题：
(1)步骤i中生成的同时生成一种无色无污染的气体，该反应的化学方程式为 。
(2)步骤ii可在如下图装置中进行：
①上述装置依次连接的合理顺序为e→ (按气流方向，用小写字母表示)。
②实验开始时，先关闭，打开，当 (填实验现象)时，关闭，打开，进行实验。
③写出装置D中生成氧钒碱式碳酸铵晶体的化学方程式 。
(3)步骤iii中抽滤装置如图所示，抽滤原理是 。
(4)步骤iii中用饱和溶液洗涤晶体，检验晶体已洗涤干净的操作是 。
(5)为测定粗产品中钒的含量，称取粗产品于锥形瓶中，用蒸馏水与稀硫酸溶解后加入溶液至稍过量，充分反应后继续滴加的溶液至稍过量，再用尿素出去过量的，滴入几滴铁氰化钾溶液，最后用标准溶液滴定，滴定终点消耗标准溶液的体积为。
(已知钒的相对原子质量为51，假设杂质中不含钒，杂质也不参与反应，滴定反应为：)
①滴定终点时的现象为 。
②粗产品中钒的质量分数为 。
4．叠氮化合物是重要的有机合成试剂，实验室制备KN3流程如图。
Ⅰ.制备亚硝酸异丙酯
Ⅱ.制备KN3
已知：相关物质的性质见下表
回答下列问题：
(1)KN3制备装置如图1所示，虚线框中最为合适的仪器是 。(填序号)
(2)步骤②洗涤(CH3)2CHONO使用NaHCO3溶液的主要目的是 。
(3)写出由(CH3)2CHONO、N2H4·H2O和KOH反应生成KN3和(CH3)2CHOH的化学方程式 。
(4)下列说法正确的是_______。(填序号)
A．步骤①为控制温度<0℃可用冰水浴
B．步骤⑥加入无水乙醇和用冰盐浴的目的是促使KN3结晶析出并且得到大颗粒晶体
C．步骤⑦可用乙醇、乙醚多次洗涤，目的之一是洗去吸附在晶体上的水分以减少产品损失和干燥时间
D．步骤⑧操作X为：使用适量的乙醚溶解粗产品，然后过滤、洗涤、干燥
Ⅲ.纯度检测-“分光光度法”，其原理：Fe3+与N反应灵敏，生成红色配合物，在一定波长下测量红色溶液的吸光度，利用“N吸光度”曲线确定样品溶液中的c(N)。
查阅文献可知：不同浓度的5.0mLKN3标准溶液，分别加入5.0mL(足量)FeCl3标准溶液，摇匀后测量吸光度，可绘制标准溶液的c(N)与吸光度的关系曲线图如图。
纯度检测步骤如下：
①准确称量mgFeCl3·6H2O晶体，配制100mLFeCl3标准液(与文献浓度一致)。
②准确称量0.54gKN3样品，配制成100mL溶液，取5.0mL待测溶液加入VmL(足量)FeCl3标准液，摇匀后测得吸光度为0.6。
(5)配制FeCl3标准液：将mgFeCl3·6H2O晶体放入洁净的烧杯， ，玻璃棒充分搅拌，再加水稀释，冷却后转移至100mL容量瓶。
(6)步骤中②中取用FeCl3标准液V= mL，样品的质量分数为 。(保留两位有效数字)
5．三草酸合铁酸钾【，Mr=491】是一种翠绿色晶体，可溶于水，难溶于乙醇，见光易分解。实验室利用如下方法制备该晶体并对其阴离子电荷和晶体组成进行测定。
回答下列问题：
I．晶体制备
i．称取一定量加水溶解，向其中滴加稍过量的氨水和6%溶液，于40℃水浴中加热搅拌；静置，弃去上层清液，洗涤后得到沉淀。
ii．向沉淀中缓慢加入溶液，于80℃水浴中不断搅拌至溶液呈翠绿色；将溶液加热浓缩、冷却、结晶；结晶完全后减压抽滤，得到产品。
(1)步骤i中生成的离子方程式为 ；向静置后的上层清液中滴加 (填化学式)，观察现象可确定上述反应是否进行完全。
(2)步骤ii中为促进结晶，冷却后可加入 (填试剂名称)；实验室应将产品保存在 瓶中。
(3)步骤ii中减压抽滤时采用如图装置。
①连接好装置后，接下来首先需要进行的操作为 。
②打开水龙头，抽气，用倾析法先后将溶液和沉淀转移至布氏漏斗中。抽滤完毕，接下来的操作为 (填选项字母)。
A．先关闭水龙头，后拔掉橡胶管 B．先拔掉橡胶管，后关闭水龙头
③和普通过滤相比，减压抽滤的优点为 (写出一点即可)。
II．阴离子电荷的测定
准确称取mg三草酸合铁酸钾加水溶解，控制适当流速，使其全部通过装有阴离子交换树脂(用表示)的交换柱，发生阴离子(用表示)交换：。结束后，用蒸馏水洗涤交换柱，合并流出液，并将其配成250mL溶液。取25.00mL该溶液，以溶液为指示剂，用标准液滴定至终点，消耗标准液VmL。
(4)阴离子电荷数为 (用含字母的代数式表示)；若交换时样品液的流速过快，则会导致测定结果 (填“偏高”“偏低”或“无影响”)。
III．晶体部分组成的测定
i．含量测定：称取一定量三草酸合铁酸钾，加硫酸酸化后配成溶液置于锥形瓶中，用标准液滴定至终点。
ii．含量测定：向i中滴定后的溶液中加入Zn粉和适量稀，加热至沸腾，过滤除去过量Zn粉得滤液，冷却后用标准液滴定至终点。
(5)步骤ii中，加入Zn粉的目的为 。
(6)若省略步骤i，直接利用步骤ii不能测定含量，解释其原因为 。
编号
1
2
3
蛋壳质量/g
10.19
11.12
11.13
KMnO4溶液/mL
15.28
16.72
17.72
物质
颜色、状态
沸点
溶解性
KN3
无色晶体
300℃，受热易分解
易溶于水，微溶于乙醇，不溶于乙醚
(CH3)2CHOH
无色液体
82℃
微溶于水，与乙醇、乙醚混溶
(CH3)2CHONO
无色油状液体
39℃
不溶于水，与乙醇、乙醚混溶
N2H4·H2O
无色油状液体
118℃
与水、乙醇混溶，不溶于乙醚
参考答案：
1．(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)排除装置中的空气，防止其影响废水中总有机碳含量的测量
(4) 除去CO2中的SO2 浓硫酸
(5)BC
(6)1.32×104
【分析】本题为实验探究题，向染料废水中加入等体积的甲醇，以使有机物充分溶解和减小Na2SO4等无机物在水中的溶解度，便于析出，冷却过滤后得到滤液B和滤渣A，用蒸馏的方法从滤液B中分离出甲醇后，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溶液去除少量的和NH3，步骤④为对固体A进行处理，完全反应后Pt坩埚中固体为Na2SO4，先关闭活塞2，打开活塞1，通入一段时间的N2，以排除装置中的空气防止其影响废水中总有机碳含量的测量，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是否除干净，试剂a为浓硫酸，可以干燥CO2和防止空气中的CO2和水蒸气进入U形管，影响实验结果，
【详解】（1）由分析可知，实验步骤①中加入甲醇的目的为减小Na2SO4等无机物在水中的溶解度，便于析出，故答案为：减小Na2SO4等无机物在水中的溶解度，便于析出；
（2）由分析可知，由于CH3OH易挥发，实验步骤③中回收甲醇的操作名称是蒸馏，去除NH3生成N2反应即NH3和NaClO反应生成N2、NaCl和H2O，根据氧化还原反应配平可得，该反应的离子方程式为2NH3+3ClO-=3Cl-+N2+3H2O，故答案为：蒸馏；2NH3+3ClO-=3Cl-+N2+3H2O；
（3）由分析可知，通入N2的目的是排除装置中的空气防止其影响废水中总有机碳含量的测量，故答案为：排除装置中的空气，防止其影响废水中总有机碳含量的测量；
（4）由分析可知，酸性KMnO4溶液的作用是除去CO2中的SO2，试剂是浓硫酸，故答案为：除去CO2中的SO2；浓硫酸；
（5）由分析可知，改为通入O2前，需关闭活塞1，打开活塞2，故答案为：BC；
（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：=0.12g，由题干信息可知，滤液B含2.3g萘磺酸钠，该有机物中含有C的质量为：=1.2g，故该废水总有机碳==1.32×104，故答案为：1.32×104。
2．(1)受热均匀，温度容易控制
(2)取少量最后一次的洗涤液于试管中，加入硝酸酸化的硝酸银溶液，如没有白色沉淀生成，则说明沉淀洗涤干净
(3)
(4) BCD 无色变为粉红色 偏低
(5)大于
【分析】碎蛋壳中加盐酸反应后过滤，所得滤液I主要成分是氯化钙，在70至80摄氏度之间往其中加草酸铵溶液反应，过滤，滤液II主要成分为氯化铵，所得沉淀I为草酸钙，向草酸钙中加硫酸溶液，过滤得沉淀II为草酸钙沉淀，滤液III主要成分为草酸。
【详解】（1）滤液I与草酸铵反应要控制温度在70至80摄氏度之间，所以采用水浴加热的优点是：受热均匀，温度容易控制；
（2）滤液I主要成分是氯化钙，往其中加草酸铵溶液反应，过滤所得沉淀I为草酸钙，所以草酸钙表面粘附着溶液中的Cl-，判断沉淀I是否洗涤干净的方法是：取少量最后一次的洗涤液于试管中，加入硝酸酸化的硝酸银溶液，如没有白色沉淀生成，则说明沉淀洗涤干净；
（3）沉淀I是草酸钙，可溶于硫酸生成硫酸钙沉淀，离子方程式为；
（4）将滤液III稀释至时需要使用容量瓶，滴定操作中需要使用酸式滴定管和锥形瓶，所以需要用到的仪器为B、C、D；滴定结束之前溶液为无色，滴定结束时高锰酸钾溶液过量，溶液变为粉红色，所以达滴定终点时溶液的颜色变化为：无色变为粉红色；滴定到终点，静置后，如图读取KMnO4标准溶液的体积数值，导致读数偏小，计算出与钙离子结合的草酸根离子的物质的量偏小，则测定的钙元素含量偏低；根据三组数据，利用关系式的计算过程为解得，由于滴定时为从中取出，则原滤液III中，蛋壳中钙的质量分数为。同理求得实验2、3钙的质量分数分别为，，由于实验3数据与实验1、2对比误差较大，应舍去，由实验1，2结果求平均值，䥻的质量分数应为；
（5），则碳酸钙饱和溶液中，向碳酸钙的饱和溶液中加入草酸铵溶液后，要产生草酸钙沉淀，混合后溶液中，则等体积混合前草酸铵溶液的物质的量浓度大于。
3．(1)
(2) abfgc(或abfgcd) B中溶液(澄清石灰水)变浑浊
(3)水龙头起着抽气泵的作用，利用水流带走里面的空气导致里面压强减少，使过滤速度加快(或水流造成装置内压强减小，使过滤速率加快，且产品含水量更少)
(4)取少量最后一次洗涤液于试管中，加入适量硝酸酸化的溶液，若不产生白色沉淀，则证明沉淀洗涤干净
(5) 当加入最后半滴(或1滴)标准液时，有蓝色沉淀产生且30秒(或半分钟)内沉淀不溶解 0.255或
【分析】实验室以制备氧钒碱式碳酸铵晶体，步骤ⅰ反应制备，同时有无色无污染的氮气生成，步骤ⅱ将净化的溶液缓慢加入到足量溶液，析出紫红色晶体，步骤ⅱ根据实验装置C为制备CO2气体的发生装置，A为除杂装置，D为制备氧钒碱式碳酸铵晶体反应装置，发生反应，B为检验CO2的装置，检验晶体中是否有氯离子的方法为取少量最后一次洗涤液于试管中，加入适量硝酸酸化的溶液，若不产生白色沉淀，则证明沉淀洗涤干净，据此解答。
【详解】（1）中加入足量盐酸酸化的溶液，反应生成同时生成一种无色无污染的气体，根据质量守恒定律，该气体为氮气，则该化学反应方程式为： ；
（2）①根据分析，C为制备CO2气体的发生装置，A为除杂装置，D为制备氧钒碱式碳酸铵晶体反应装置，B为检验CO2的装置，则依次连接的合理顺序为eabfgc或eabfgcd；
②为防止反应生成的氧钒碱式碳酸铵晶体中的被空气中的氧气氧化，因此实验开始时，先关闭，打开，C装置中碳酸钙和盐酸反应产生二氧化碳气体，盐酸具有挥发性，则A装置为除去HCl气体，产生的二氧化碳将体系中的空气排出，当观察到B中溶液(澄清石灰水)变浑浊，说明空气已排尽，再关闭，打开，进行实验；
③装置D中生成氧钒碱式碳酸铵晶体的化学方程式为；
（3）该抽滤装置的原理是：水龙头起着抽气泵的作用，利用水流带走里面的空气导致里面压强减少，使过滤速度加快或水流造成装置内压强减小，使过滤速率加快，且产品含水量更少；
（4）步骤ⅲ中会生成大量的，用饱和溶液洗涤晶体，和会产生白色沉淀，检验晶体已洗涤干净的操作是：取少量最后一次洗涤液于试管中，加入适量硝酸酸化的溶液，若不产生白色沉淀，则证明沉淀洗涤干净；
（5）①铁氰化钾溶液与亚铁离子反应生成蓝色沉淀，滴定终点时的现象为：当加入最后半滴(或1滴)标准液时，有蓝色沉淀产生且30秒(或半分钟)内沉淀不溶解；
②滴定反应为：，，根据离子方程式可得：，则产品中钒的质量分数。
4．(1)B
(2)除去未反应完的酸性物质
(3)
(4)BC
(5)加入少量浓盐酸
(6) 5 90%
【分析】硫酸和亚硝酸钠先生成亚硝酸，然后亚硝酸和异丙醇发生酯化反应，生成亚硝酸异丙酯；洗涤时使用NaHCO3溶液可以中和未反应的酸性物质，E阶段是亚硝酸异丙酯在碱性条件下和水合肼发生反应，生成KN3和(CH3)2CHOH；由表中信息可知，混合物中“加入无水乙醇”并“冰盐浴冷却”的目的是降低KN3的溶解度，提高产率；
【详解】（1）为使液体顺利流下使用恒压漏斗，虚线框中最为合适的仪器是B；
（2）洗涤时使用NaHCO3溶液可以中和未反应的酸性物质；
（3）亚硝酸异丙酯在碱性条件下和水合肼发生反应，生成KN3和(CH3)2CHOH，反应方程式为；
（4）A．冰水浴的温度在0℃附近，步骤①为控制温度<0℃不可用冰水浴，A错误；
B．已知KN3微溶于乙醇，步骤⑥加入无水乙醇和用冰盐浴的目的是促使KN3结晶析出，用冰盐浴可减少KN3受热分解，B正确；
C．乙醇易挥发，步骤⑦用乙醇多次洗涤，目的是洗去吸附在晶体上的水分，减少干燥时间，已知KN3不溶于乙醚，用乙醚多次洗涤以减少产品损失，C正确；
D．从KN3粗品得到KN3产品的步骤⑧操作X为：重结晶，D错误；
故选：BC；
（5）由于Fe3+会发生水解反应，配制FeCl3标准液时需要加入浓盐酸抑制水解，再加水稀释；
（6）由文献信息可知，取用标准液FeCl3标准液的体积为V=5.0mL，根据曲线图，吸光度0.6对应的c()为4.0×10-2ml•L-1，则0.54g产品中含有KN3的质量为81g•ml-1×0.1L×4.0×10-2ml•L-1=0.324g，样品的质量分数=。
5．(1) 2Fe2++H2O2+4NH3▪H2O=2Fe(OH)3↓+4 K3[Fe(CN)6]
(2) 乙醇 棕色
(3) 检查装置的气密性 B 加快过滤速度(或得到的产品更干燥)
(4) 偏低
(5)将Fe3+还原为Fe2+
(6)KMnO4既氧化、，也氧化Fe2+
【分析】(NH4)2Fe(SO4)2⋅6H2O 加水溶解，向其中滴加稍过量的 6ml⋅L−1 氨水和6% H2O2 溶液，水浴中加热；静置，弃去上层清液，洗涤后得到 Fe(OH)3 沉淀。向 Fe(OH)3 沉淀中缓慢加入 KHC2O4 溶液，于80℃水浴中不断搅拌至溶液呈翠绿色；将溶液加热浓缩、冷却、结晶、减压抽滤，得到产品。
【详解】（1）中铁元素的化合价为+2价，被H2O2氧化为+3价，和氨水电离产生的OH-结合生成Fe(OH)3沉淀，根据电子守恒、电荷守恒和质量守恒写出该反应的离子方程式为：2Fe2++H2O2+4NH3▪H2O=2Fe(OH)3↓+4。若上层清液中含有Fe2+，则上述反应没有进行完全，若上层清液不含Fe2+，则上述反应进行完全。可以用K3[Fe(CN)6]溶液检验Fe2+，Fe2+和K3[Fe(CN)6]反应生成蓝色沉淀。
（2）(NH4)2Fe(SO4)2⋅6H2O难溶于乙醇，为促进结晶，冷却后可加入乙醇；(NH4)2Fe(SO4)2⋅6H2O见光分解，实验室应将产品保存在棕色瓶中。
（3）①连接好装置后，首先应检查装置的气密性。
②布氏漏斗使用结束时需要先拔橡胶管，后关闭水龙头，使之恢复常压，防止倒吸。
③和普通过滤相比，减压抽滤可以加快过滤速度，得到的产品更干燥。
（4）流出液中n(Cl-)=n(AgNO3)=cml/L×V×10-3L=cV×10-3ml，n(Cl-)=zn(Xz-)，则n(Xz-)=ml，mg三草酸合铁酸钾的物质的量为ml，则有=，求出z=。若交换时样品液的流速过快，则交换出来的Cl-偏少，消耗的AgNO3溶液偏少，会导致测定结果偏低。
（5）步骤ii中，加入Zn粉的目的为将Fe3+还原为Fe2+，利用Fe2+和KMnO4反应，从而测定Fe3+的含量。
（6）制得的三草酸合铁酸钾中可能混有制备三草酸合铁酸钾时使用的KHC2O4，步骤ⅰ的目的是将或和氧化，若省略步骤i，向三草酸合铁酸钾的溶液中加入Zn粉和适量稀 H2SO4，加热至沸腾，过滤除去过量Zn粉得滤液，冷却后用 KMnO4标准液滴定，由于KMnO4既氧化、，也氧化Fe2+，所以利用步骤ii所以不能测定 Fe3+含量。