2014屆高三化學一輪 練出高分 10.3定量實驗分析型實驗題 新人教版

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1、2014屆高三化學一輪 練出高分 10.3定量實驗分析型實驗題 新人教版 1.三草酸合鐵酸鉀晶體(K3[Fe(C2O4)3]·xH2O)是一種光敏材料,在110 ℃可完全失去結晶水。為測定該晶體中鐵的含量和結晶水的含量,某實驗小組做了如下實驗: (1)鐵含量的測定 步驟一:稱量5.00 g三草酸合鐵酸鉀晶體,配制成250 mL溶液。 步驟二:取所配溶液25.00 mL于錐形瓶中,加稀H2SO4酸化,滴加KMnO4溶液至草酸根恰好全部被氧化成二氧化碳,同時,MnO被還原成Mn2+。向反應后的溶液中加入一小匙鋅粉,加熱至黃色剛好消失,過濾,洗滌,將過濾及洗滌所得溶液收集到錐形瓶中,此時,溶

2、液仍呈酸性。 步驟三:用0.010 mol·L-1KMnO4溶液滴定步驟二所得溶液至終點,消耗KMnO4溶液20.02 mL,滴定中MnO被還原成Mn2+。 重復步驟二、步驟三操作,滴定消耗0.010 mol·L-1 KMnO4溶液19.98 mL。 請回答下列問題: ①配制三草酸合鐵酸鉀溶液的操作步驟依次是稱量、______、轉移、洗滌并轉移、________、搖勻。 ②步驟二中加入鋅粉的目的是________________。 ③寫出步驟三中發(fā)生反應的離子方程式:____________。 ④實驗測得該晶體中鐵的質量分數為________。 (2)結晶水的測定 將坩堝洗凈

3、,烘干至恒重,記錄質量;在坩堝中加入研細的三草酸合鐵酸鉀晶體,稱量并記錄質量;加熱至110 ℃,恒溫一段時間,置于空氣中冷卻,稱量并記錄質量;計算結晶水含量。請糾正實驗過程中的兩處錯誤:________;__________。 答案 (1)①溶解 定容 ②將Fe3+還原成Fe2+,使Fe2+在步驟三中與KMnO4發(fā)生氧化還原反應 ③5Fe2++MnO+8H+===5Fe3++Mn2++4H2O ④11.2 % (2)將固體置于干燥器中冷卻 應將兩次加熱后固體質量的稱量結果不超過0.1 g后,再計算結晶水含量 解析 (1)①配制一定濃度溶液的步驟為稱量、溶解、轉移、洗滌、定容、搖勻。

4、 ②從信息中看出,Zn與Fe3+發(fā)生反應:Zn+2Fe3+===2Fe2++Zn2+,且生成的Fe2+具有還原性,能與MnO發(fā)生氧化還原反應,而Fe3+不能與MnO反應,無法達到實驗目的。 ③Fe2+氧化成Fe3+,MnO還原成Mn2+,且溶液呈酸性,可書寫離子方程式為 5Fe2++MnO+8H+===5Fe3++Mn2++4H2O。 ④KMnO4溶液體積為=20.00 mL,則5.00 g樣品中Fe消耗的KMnO4溶液體積為20.00 mL×10=200.0 mL,根據關系式: 5Fe2+ ~ MnO 5 mol   1 mol x     0.010 mol·L-1×0.2

5、L 可得x=0.01 mol,則鐵的質量分數為 ×100%=11.2%。 (2)借用硫酸銅晶體中結晶水含量的測定方法,可知其中明顯的兩處錯誤為熱固體須在干燥器中冷卻,以防止固體吸收空氣中的水蒸氣;稱量固體時應兩次加熱稱量的固體質量不超過0.1 g時,才能確定該晶體已完全失去結晶水。 2.某課外活動小組設計了以下實驗方案驗證Ag與濃HNO3反應的過程中可能產生NO。其實驗流程圖如下: (1)測定硝酸的物質的量反應結束后,從如圖B裝置中所得100 mL溶液中取出25.00 mL溶液,用0. 1 mol·L-1的NaOH溶液滴定,用酚酞作指示劑,滴定前后的滴定管中液面的位置如右上圖所示

6、。 在B容器中生成硝酸的物質的量為__________,則Ag與濃硝酸反應過程中生成的NO2的物質的量為____________。 (2)測定NO的體積 ①從上圖所示的裝置中,你認為應選用________裝置進行Ag與濃硝酸反應實驗,選用的理由是______________________________________________________。 ②選用上圖所示儀器組合一套可用來測定生成NO體積的裝置,其合理的連接順序是__________________(填各導管口編號)。 ③在讀取量筒內液體體積之前,應進行的操作____________________________

7、。 (3)氣體成分分析 若實驗測得NO的體積為112.0 mL(已折算到標準狀況),則Ag與濃硝酸反應的過程中________(填“有”或“沒有”)NO產生,作此判斷的依據是________________。 答案 (1)0.008 mol 0.012 mol (2)①A 因為A裝置可以通入N2將裝置中的空氣排盡,防止NO被空氣中O2氧化 ②123547?、鄣纫后w冷卻到室溫,并使集氣瓶和量筒內液面相平 (3)有 因為NO2與水反應生成的NO的體積小于收集到的NO的體積(89.6<112.0) 解析 本題根據Ag和濃HNO3反應原理,考查了酸堿中和滴定及氣體成分的分析方法。 (1)

8、根據圖示消耗NaOH溶液的體積為20.00 mL,n(HNO3)=20.00×10-3 L×0.1 mol·L-1×4=0.008 mol。n(NO2)=×3=0.012 mol。 (2)裝置A可以利用N2排盡裝置內的氣體,防止NO被氧化,所以選用裝置A。 其裝置順序為A→B→C→E,為了減少誤差,在讀取NO體積時,一是要冷卻到室溫;二是量筒內液面應和集氣瓶內液面相平。 (3)根據 3NO2+H2O===2HNO3+NO 0.012 mol 0.004 mol V(NO)=0.004 mol×22.4 L·mol-1=0.0896 L<0.112 L,所以有NO產生。 3

9、.過氧化氫是重要的氧化劑和還原劑,常用于消毒、殺菌、漂白等。某化學興趣小組同學圍繞著過氧化氫開展了調查研究與實驗。 Ⅰ.調查 (1)通過查閱資料,發(fā)現過氧化氫的沸點為152.1 ℃,而相對分子質量相同的硫化氫的沸點為-60.4 ℃,造成兩者沸點差異大的主要原因是_______________________。 (2)資料顯示,制備過氧化氫目前最常用的是乙基蒽醌法,其主要過程可以用下圖表示,寫出此過程的總反應方程式__________________________________________。 Ⅱ.不穩(wěn)定性實驗研究 (3)為了探究溫度、催化劑等外界條件對H2O2的分解速率的影

10、響,某興趣小組同學設計了如下三組實驗,部分實驗數據已經填在下面表中。 實驗編號 T/℃ H2O2初始濃度/mol·L-1 FeCl3初始濃度/mol·L-1 Ⅰ 20 1.0 Ⅱ 50 1.0 0 Ⅲ 50 0.1 ①實驗Ⅰ、Ⅱ研究溫度對分解速率的影響,則實驗Ⅰ中FeCl3初始濃度應為________mol·L-1,實驗Ⅱ,Ⅲ研究催化劑對分解速率的影響,則實驗Ⅲ中H2O2初始濃度應為________mol·L-1。 ②三組實驗中分解速率最快的是____________(填編號)。 Ⅲ.過氧化氫含量的實驗測定 興趣小組同學用0.100 0 mol·L-

11、1酸性高錳酸鉀標準溶液滴定試樣中過氧化氫的含量,反應原理為2MnO+5H2O2+6H+===2Mn2++8H2O+5O2。 (4)滴定到達終點的現象是__________________________________________。 (5)用移液管吸取25.00 mL試樣置于錐形瓶中,重復滴定四次,每次消耗的KMnO4標準溶液體積如下表所示: 第一次 第二次 第三次 第四次 體積(mL) 17.10 18.10 18.00 17.90 計算試樣中過氧化氫的濃度為__________mol·L-1。 (6)若滴定前尖嘴中有氣泡,滴定后消失,則測定結果______

12、____(填“偏低”、“偏高”或“不變”)。 答案 (1)過氧化氫分子間可以形成分子間氫鍵,而H2S不能形成氫鍵 (2)H2+O2H2O2 (3)①0 1.0?、冖? (4)錐形瓶內溶液顏色恰好由無色變?yōu)闇\紫色,且30秒內溶液不褪色 (5)0.180 0 (6)偏高 解析 (1)分子晶體熔沸點影響因素包括范德華力和氫鍵。 (2)圖示中參與反應的物質是H2和O2,產物是H2O2。 (3)實驗Ⅰ,Ⅱ研究溫度對分解速率的影響,所以FeCl3初始濃度要保持不變;實驗Ⅱ,Ⅲ研究催化劑對分解速率的影響,則H2O2初始濃度要一致,實驗Ⅲ中溫度高、有催化劑,所以反應速率最快。 (4)最初滴加時

13、KMnO4和H2O2反應,溶液為無色,當H2O2恰好反應完,再滴加KMnO4溶液將顯示KMnO4溶液的顏色,此時達到滴定終點。 (5)第一次測量數據和其他幾次差別較大,為錯誤數據,應舍掉,故消耗KMnO4溶液的體積為18.00 mL,c(H2O2)=18.00 mL×10-3×0.100 0 mol·L-1×5/2÷(25.00 mL×10-3)=0.180 0 mol·L-1。 (6)滴定前尖嘴中有氣泡,滴定后消失,氣泡所占體積被KMnO4溶液填充,相當于KMnO4溶液有損失,故測定結果偏高。 4.某同學設計如圖所示裝置分別進行探究實驗(夾持裝置已略去),請回答下列問題: 實驗

14、 藥品 制取氣體 量氣管中液體 Ⅰ Cu、稀HNO3 NO H2O Ⅱ NaOH(s)、濃氨水 NH3 Ⅲ 電石、飽和NaCl溶液 C2H2 H2O Ⅳ 鎂鋁合金、NaOH溶液 H2 H2O (1)如何檢驗如圖所示裝置的氣密性:____________________________________。 (2)該同學認為實驗Ⅰ可通過收集并測量NO氣體的體積來探究銅樣品的純度,你認為是否可行?__________(填“可行”或“不可行”),原因是__________________。 (3)實驗Ⅲ燒瓶中發(fā)生反應的化學方程式是_______________

15、___________________, 打開開關K,產生的氣體經驗純后點燃,現象是______________________________。 (4)實驗Ⅱ中量氣管中的液體最好是________(填字母編號,下同)。 a.濃NaOH溶液 b.氨水 c.煤油 d.飽和氯化銨溶液 該實驗剩余的NH3需吸收處理。以下各種尾氣吸收裝置中,適合于吸收NH3,而且能防止倒吸的有____________。 (5)本實驗應對量氣管多次讀數,讀數時應注意:①將實驗裝置恢復到室溫,②__________________。 ③視線與凹液面最低處相平。 (6)實驗Ⅳ獲

16、得以下數據(所有氣體體積均已換算成標準狀況,忽略滴入液體體積對氣體體積的影響): 編號 鎂鋁合金質量 量氣管第一次讀數 量氣管第二次讀數 ① 1.0 g 350.0 mL 13.7 mL ② 1.0 g 350.0 mL 25.0 mL ③ 1.0 g 350.0 mL 14.3 mL 根據上述數據,可計算出鎂鋁合金中鋁的質量分數為__________。 答案 (1)關閉分液漏斗的旋塞和開關K,向量氣管中注入水,使量氣管內的水面高于左邊容器內的水面,靜置,若水面不發(fā)生變化,則氣密性良好 (2)不可行 NO會與裝置中的空氣反應,生成的NO2溶于水,使測得的N

17、O氣體體 積不準 (3)CaC2+2H2O―→Ca(OH)2+C2H2↑ 火焰明亮并伴有濃烈的黑煙 (4)c ACDF (5)使量氣管與干燥管兩端液面相平 (6)27.0% 解析 (3)電石與水反應生成乙炔,乙炔中含碳量較高,燃燒時火焰明亮并伴有濃烈的黑煙。 (4)氨氣易溶于水,所以量氣管中的液體應不能和氨氣反應,故應選擇煤油。氨氣的密度小于空氣的密度,所以選擇A、C、D、F。 (6)根據三次實驗,可求得第二次讀數的平均數為17.7 mL,則生成氣體的體積為332.3 mL,根據反應方程式可計算鋁的質量為0.27 g,則鎂鋁合金中鋁的質量分數為27.0%。 5.將1.000

18、g FeC2O4·2H2O固體樣品放在熱重分析儀中進行熱重分析,測得其熱重分析曲線(樣品質量隨溫度變化的曲線)如下圖所示: 已知:①草酸鹽受熱分解易放出碳的氧化物。②500 ℃之前,該熱重分析儀的樣品池處于Ar氣氣氛中,500 ℃時起,樣品池與大氣相通。完成下列填空: (1)300 ℃時是樣品脫水的過程,試確定350 ℃時樣品是否脫水完全________(填“是”或“否”),判斷的理由是____________________(要求寫出推算過程)。 (2)400 ℃時發(fā)生變化的化學方程式是_____________________________________。 (3)將600

19、℃時樣品池中殘留的固體隔絕空氣冷卻至室溫,再向該固體中加入一定量的稀鹽酸剛好完全溶解,用pH試紙測得所得溶液的pH=3,其原因是________________________________________________________________________ (用離子方程式回答)。向該溶液中滴加適量NaOH溶液,生成紅褐色沉淀,測得此時溶液中鐵元素的離子濃度為4.0×10-11 mol·L-1,則此時溶液的pH=__________(已知:Ksp[Fe(OH)2]=8.0×10-16,Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38)。 (4)將1 500 ℃時樣品池中殘留的固體

20、隔絕空氣冷卻后,用稀鹽酸溶解得一棕黃色溶液。取少量該溶液滴加KSCN,溶液顯血紅色;另取少量該溶液滴加K3[Fe(CN)6](鐵氰化鉀)溶液,產生特征藍色沉淀。試寫出圖中1 400 ℃時發(fā)生反應的化學方程式_______________________________________________________________________, 產生特征藍色沉淀的離子反應方程式____________________________________。 答案 (1)是 推算過程: FeC2O4·2H2OFeC2O4·(2-n)H2O+nH2O 180 18n 1.000 g (1.000-0.800) g  所以n=2 (其他合理計算方式也可) (2)FeC2O4FeO+CO↑+CO2↑ (3)Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+ 5 (4)6Fe2O34Fe3O4+O2↑ 3Fe2++2[Fe(CN)6]3-===Fe3[Fe(CN)6]2↓

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