高三化学一轮复习强化练55：组成和含量测定综合实验

强化练55组成和含量测定综合实验基础落实1.(2024·石家庄精英中学月考)硫酸铜晶体(CuSO4·xH2O)是一种蓝色晶体，具有催吐、去腐的功效。某化学兴趣小组设计实验测定结晶水的含量，并用热重分析法确定固体组分。方法Ⅰ：沉淀法实验步骤：①称取mg硫酸铜晶体，用适量蒸馏水溶解，再滴加几滴A酸酸化；②向①所得溶液中滴加足量BaCl2溶液，得到白色沉淀，将所得沉淀过滤、洗涤；③将洗涤后的沉淀充分干燥后称得其质量为ng。(1)步骤①“A酸”选择稀盐酸而不选择稀硫酸的原因是________________________________________________________________________________________________________。(2)根据上述实验数据可得x＝________(用含m、n的代数式表示)。方法Ⅱ：加热法(3)实验步骤：①研磨、②称量空坩埚和装有试样的坩埚的质量、③加热、④冷却、⑤称量、⑥重复③至⑤的操作，直到连续两次称量的质量差不超过________g为止、⑦根据实验数据计算硫酸铜结晶水的含量；步骤④冷却过程中需要用到的仪器为________(填选项字母)。A.干燥器 B.研钵C.烧杯 D.蒸发皿(4)取5.0gCuSO4·5H2O样品，受热脱水过程的热重曲线(样品质量随温度变化的曲线)如图所示：a点对应物质的化学式为________，258℃时反应方程式为________________________________________________________________________________________________________。(5)硫酸铜溶液可用于吸收有害气体H2S，写出反应的离子方程式：________________________________________________________________________________________________________。2.测定某明矾样品(含砷酸盐)中砷的含量，实验步骤如下：实验一：配制砷标准溶液①取一定质量的As2O3，用NaOH溶液完全溶解后，配制成1LNa3AsO3溶液(此溶液1.0mL相当于0.10g砷)。②取一定量上述溶液，配制500mL含砷量为1.0g·L－1的砷标准溶液。(1)②需取用①中Na3AsO3溶液______________mL。实验二：测定样品中砷含量(实验装置如图，夹持装置已略去)①向B中加入20.00mL砷标准溶液，再依次加入一定量的盐酸、KI溶液和SnCl2溶液，室温放置10min，使砷元素全部转化为H3AsO3。②向B中加入足量锌粒(含有ZnS杂质)，立即塞上装有乙酸铅棉花的导气管C，并使C管右侧末端插入比色管D中银盐吸收液的液面下，控制反应温度25～40℃。45min后，打开K1通入N2，生成的砷化氢气体被完全吸收，Ag＋被还原为红色胶态银。③用明矾样品代替20.00mL砷标准溶液进行实验，相同条件下生成相同量红色胶态银，需要5.0g明矾样品。(2)乙酸铅棉花的作用是____________________________________。(3)写出Zn与H3AsO3反应生成砷化氢的离子方程式并用单线桥表示电子转移的方向和数目：_______________________________________________________________________________________________。(4)控制B中反应温度的方法是___________________________，反应中通入N2的作用是_____________________________。(5)明矾样品中砷的含量为________%。3.(2024·皖豫名校联盟联考)MgO2可被用于治疗消化道疾病。某学习探究小组在实验室进行了制备MgO2以及含量测定的实验。已知：常温下MgO2不溶于水，较稳定，与酸反应生成H2O2；加热时会分解生成O2和MgO。请回答下列问题：(1)灼烧。灼烧Mg2(OH)2CO3制MgO时，可使用的实验装置有________(填字母)。(2)转化。向MgO中先加入稳定剂和30%H2O2溶液，充分反应后，过滤、洗涤、干燥，可得粗品MgO2。①写出制备MgO2时发生反应的化学方程式________________________________________________________________________。②“转化”阶段有大量热量放出，为了提高MgO2的产率，添加30%H2O2溶液时，比较理想的操作方法为___________________________________。(3)测定。某研究小组拟用下图装置测定样品(含MgO杂质)中MgO2的含量。①实验时在稀盐酸中加入FeCl3溶液的作用是____________________________________________________________________(用化学方程式表示)。②为了减小实验误差，在每次读数前需要进行的操作是_________________、___________________________。③该小组记录的实验数据如下：样品的质量为mg；反应开始前量气管的读数为amL；反应结束冷却到室温后量气管的读数为bmL，已知：室温条件下气体摩尔体积为V0L·mol－1，则样品中过氧化镁的质量分数为________%(用含a、b、m、V0的代数式表示)；若反应结束后读取量气管中气体的体积时，液面左低右高，则测得MgO2的质量分数________(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。4.(2024·沧州联考)植物可滴定酸度是影响果实风味品质的重要因素，实验室用滴定法测定葡萄可滴定酸度(以酒石酸计)。实验步骤如下：Ⅰ.配制标准NaOH溶液并标定：用托盘天平称取mgNaOH固体，配成1000mL0.1mol·L－1NaOH溶液，并用易于保存的基准物质邻苯二甲酸氢钾溶液标定，测得标准NaOH溶液的准确浓度为cmol·L－1。Ⅱ.葡萄中有机酸含量的测定：剔除葡萄非可食用部分，切碎混匀，称取250g放入高速组织捣碎机，并加入等质量的水，捣碎1～2min。称取匀浆50g并用水洗入250mL容量瓶，加水至刻度线。用标准NaOH溶液滴定样液，计算葡萄可滴定酸度。已知：①酒石酸是弱酸，结构简式为。②酒石酸的电离平衡常数为K1＝9.1×10－4；K2＝4.3×10－5。回答下列问题：(1)m＝________g。NaOH溶液使用前需标定的原因是_______________。(2)酒石酸与足量NaOH溶液反应的离子方程式为____________________________________________________。(3)实验过程中用不到的仪器有________(填标号)，还需要用到的硅酸盐制品有____________________________________________________。(4)用标准NaOH溶液滴定样液的操作步骤为①标准量取V0mL样液，以酚酞为指示剂，用标准NaOH溶液滴定，滴定终点的现象为_____________________，平行测定三组，平均消耗标准NaOH溶液V1mL。②葡萄可滴定酸度(质量分数，以酒石酸计)为________(用含c、V0、V1的代数式表示)。能力提升5.(2024·北京师大附中月考)铁是人体必需的微量元素，严重缺铁时需要服用补铁剂。实验小组为研究某补铁剂中铁元素的价态及其含量，设计并进行了如下实验：[查阅资料]1.该补铁剂不溶于水，但能溶于人体中的胃液(含盐酸)。2.KSCN中的硫元素为－2价。实验Ⅰ.检验该补铁剂中铁元素的价态。(1)将补铁剂碾碎的目的是__________________________。(2)试剂1是________。(3)加入试剂2后溶液变为浅红色，说明溶液①中含有________。(4)能证明溶液①中含有Fe2＋的实验现象是__________________________________________________________________________。(5)写出上述条件下Fe2＋与H2O2发生反应的离子方程式____________________________________________________。(6)甲同学猜测深红色溶液③迅速变为无色溶液④的原因，可能是溶液中的SCN－与H2O2发生了化学反应。a.甲同学猜测的依据是__________________________________。b.乙同学通过实验证实了甲同学的猜测，其实验方案及现象是____________________________________________________。实验Ⅱ.测定该补铁剂中铁元素的含量。(7)计算每片该补铁剂含铁元素的质量为________________g。(8)人体只能吸收Fe2＋，医生建议在服用该补铁剂时，同时服用有较强还原性的维生素C，理由是______________________________________________________________________________________________。6.(NH4)2Cr2O7用于有机合成催化剂、媒染剂、显影液等。某化学兴趣小组对(NH4)2Cr2O7的部分性质及组成进行探究。已知：Cr2Oeq\o\al(2－,7)(橙色)＋H2O2CrOeq\o\al(2－,4)(黄色)＋2H＋。回答下列问题：(1)在试管中加入少量(NH4)2Cr2O7固体，滴加足量浓KOH溶液，振荡、微热，观察到的主要现象是固体溶解、________________、_________________。(2)为探究(NH4)2Cr2O7(摩尔质量252g/mol)的分解产物，按下图连接好装置，在A中加入2.52g样品进行实验。①C的作用是____________________________________________________。②实验操作步骤：a，打开K1和K2，缓缓通入N2→b，点燃酒精灯，加热→c，熄灭酒精灯→d→e，关闭K1和K2→f，称量A和B，则d的操作为____________________________________________________。③加热A至恒重，观察到D中溶液不变色，同时测得A、B中质量变化分别为1.00g、0.72g，写出重铬酸铵加热分解反应的化学方程式________________________________________________________________________________________________________。(3)实验室常用甲醛法测定含(NH4)2Cr2O7的样品中氮的质量分数，其反应原理为2Ba2＋＋Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋H2O=2BaCrO4＋2H＋、4NHeq\o\al(＋,4)＋6HCHO=(CH2)6N4H＋＋6H2O＋3H＋、(CH2)6N4H＋H＋＋(CH2)6N4K＝7×10－6，然后用NaOH标准溶液滴定反应生成的酸。实验步骤：Ⅰ.称取样品ag，配成250mL溶液。Ⅱ.量取25.00mL样品溶液，用氯化钡溶液使Cr2Oeq\o\al(2－,7)完全沉淀后，加入10mL20%的中性甲醛溶液，摇匀、静置5min。Ⅲ.以酚酞作指示剂，用cmol·L－1标准NaOH溶液滴定，记录数据。Ⅳ.重复步骤Ⅱ、Ⅲ2～3次，处理数据。①滴定终点的颜色变化________________________________。②滴定操作使用的玻璃仪器主要有_________________________。③步骤Ⅲ发生反应的离子方程式是_________________________________________________________________________________。④若实验平均消耗NaOH溶液的体积为bmL，该样品中氮的质量分数的计算式为____________________________________________________(用含a、b、c式子表示，需要化简)。⑤下列情况会导致测定结果偏低的是_________________(填序号)。a.若实验中使用的甲醛常混有微量甲酸b.若步骤Ⅱ没有静置5minc.若滴定终点读数时，俯视标准液液面7.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.NHeq\o\al(＋,4)含量的测定采用蒸馏法，蒸馏的装置如图所示。相关的实验步骤如下：①准确称取58.80g晶体X，加水溶解后，将溶液注入三颈烧瓶中；②准确量取50.00mL3.030mol·L－1H2SO4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0.120mol·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25.00mLNaOH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，为了减少实验误差，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(NHeq\o\al(＋,4))的值将________(填“偏大”“偏小”或“不变”)。Ⅱ.SOeq\o\al(2－,4)含量的测定采用重量分析法，实验步骤如下：①另准确称取58.80g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69.90g。(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，其主要目的是____________________________________________________。(6)结合实验Ⅰ、Ⅱ通过计算得出晶体X的化学式为____________________________________________________。参考答案1.(1)防止引入硫酸根造成硫酸钡质量增大(2)eq\f(233m－160n,18n)(3)0.1A(4)CuSO4·3H2OCuSO4·H2Oeq\o(=,\s\up7(△))CuSO4＋H2O(5)Cu2＋＋H2S=CuS↓＋2H＋解析(1)沉淀法是将硫酸根用钡离子沉淀，步骤①选择稀盐酸而不选择稀硫酸的原因是，防止引入硫酸根造成沉淀硫酸钡质量增大；(2)根据元素守恒生成的硫酸钡沉淀中硫酸根与硫酸铜晶体中硫酸根物质的量相同，所以n(CuSO4·xH2O)＝eq\f(ng,233g/mol)＝eq\f(n,233)mol，m(CuSO4·xH2O)＝eq\f(n,233)mol×(160＋18x)g/mol＝mg，所以x＝eq\f(233m－160n,18n)；(3)为减小误差，直到连续两次称量的质量差不超过0.1g为止；在冷却过程中，为防止硫酸铜粉末吸收空气中的水蒸气，需用干燥器，故选A；(4)5.0gCuSO4·5H2O物质的量n＝0.02mol，含有结晶水的物质的量n＝0.02mol×5＝0.1mol，a点时固体质量为4.28g，失水质量为5g－4.28g＝0.72g，失水物质的量为0.04mol，则剩余结晶水的物质的量为0.06mol，含有结晶水的个数为0.06mol÷0.02mol＝3，所以a点物质的化学式为：CuSO4·3H2O；到b点时，质量减少5g－3.56g＝1.44g，失水物质的量为0.08mol，则剩余结晶水的物质的量为0.02mol，含有结晶水的个数为0.02mol÷0.02mol＝1，所以b点物质的化学式为CuSO4·H2O，到c点时，质量减少5g－3.2g＝1.8g，失去全部结晶水，故258℃发生的化学方程式为CuSO4·H2Oeq\o(=,\s\up7(△))CuSO4＋H2O；(5)CuS是不溶于酸的黑色沉淀，故反应的离子方程式为Cu2＋＋H2S=CuS↓＋2H＋。2.(1)5(2)除去H2S，以免干扰D中反应(3)＋6H＋=AsH3↑＋3Zn2＋＋3H2O(4)水浴加热将砷化氢气体完全带入D中，使其完全反应(5)0.4解析(1)根据质量守恒，配制500mL含砷量为1.0g·L－1的砷标准溶液，需取用Na3AsO3溶液eq\f(500mL×1g·L－1,1.0×102g·L－1)＝5mL。(2)乙酸铅和H2S反应生成PbS沉淀，乙酸铅棉花的作用是吸收H2S。(4)控制反应温度25～40℃的方法是水浴加热；打开K1通入N2，使生成的砷化氢气体被D中银盐完全吸收。(5)20.00mL砷标准溶液含砷量为0.02L×1.0g·L－1＝0.02g，明矾样品中砷的含量为eq\f(0.02g,5.0g)×100%＝0.4%。3.(1)c(2)①MgO＋H2O2=H2O＋MgO2②反应装置放在冰水中冷却或少量分批加入H2O2溶液(3)①2H2O2eq\o(=,\s\up7(FeCl3))2H2O＋O2↑②冷却至室温移动右侧刻度管直到两侧液面相平③eq\f(11.2（b－a）,mV0)%偏小解析(1)灼烧固体应在坩埚中进行，结合装置可知c正确；(2)①MgO与H2O2反应生成H2O和MgO2，反应方程式为MgO＋H2O2=H2O＋MgO2；②“转化”阶段有大量热量放出，会使溶液温度升高，H2O2不稳定，受热易分解，为提高MgO2的产率，应将反应装置放在冰水中冷却或少量、分批加入H2O2溶液；(3)①氯化铁可以催化过氧化氢分解，加快反应速率，故FeCl3的作用是催化H2O2分解，反应方程式为2H2O2eq\o(=,\s\up7(FeCl3))2H2O＋O2↑；②气体体积受温度、压强影响较大，所以读数时应该使气体温度在室温下且两侧液面相平，因为该反应放热导致气体温度升高，气体热胀冷缩，为防止产生误差，应该冷却气体至室温，然后移动右侧刻度管直到两侧液面相平，最后再读数；③反应为MgO2＋2HCl=MgCl2＋H2O2，2H2O2eq\o(=,\s\up7(FeCl3))2H2O＋O2↑，得到关系式：2MgO2～O2，则n(MgO2)＝2n(O2)＝2×eq\f(（b－a）×10－3L,V0L/mol)＝eq\f(2（b－a）×10－3,V0)mol，m(MgO2)＝eq\f(2（b－a）×10－3,V0)mol×56g/mol＝eq\f(112（b－a）×10－3,V0)g，则样品中过氧化镁的质量分数为eq\f(\f(112（b－a）×10－3,V0)g,mg)×100%＝eq\f(11.2（b－a）,mV0)%；反应结束后读取量气管中气体的体积时，若液面左低右高，则所读气体体积偏小，则测得过氧化镁的质量和质量分数均减小。4.(1)4.0NaOH易潮解、易吸收CO2变质(2)＋2OH－=＋2H2O(3)CG玻璃棒、胶头滴管(4)①最后半滴标准NaOH溶液加入，溶液由无色变成浅红色，且半分钟不褪色②eq\f(75cV1,V0)%解析(1)应称取NaOH固体的质量m＝cVM＝0.1mol·L－1×1L×40g·mol－1＝4.0g，托盘天平精确到0.1g；NaOH固体易潮解、易吸收空气中的CO2变质，因此使用前需标定。(2)酒石酸是二元有机酸，羧基可与NaOH反应﹐离子方程式为＋2OH－=＋2H2O。(3)该实验配制NaOH溶液时使用的仪器有1000mL容量瓶，烧杯、玻璃棒、托盘天平、胶头滴管，滴定时使用的仪器有酸式滴定管、碱式滴定管、锥形瓶、烧杯，实验过程中用不到的仪器有C和G，还需要使用的硅酸盐制品有玻璃棒和胶头滴管。(4)①酒石酸是弱酸，滴定终点溶质是强碱弱酸盐酒石酸钠，溶液呈碱性，以酚酞为指示剂，当最后半滴标准NaOH溶液加入，溶液由无色变成浅红色，且半分钟不褪色，即为滴定终点；②可滴定酸度＝eq\f(m酒石酸,m葡萄样品)×100%＝eq\f(\f(1,2)cV1×10－3×\f(250mL,V0)×\f(250g×2,50g)×150g·mol－1,250g)×100%＝eq\f(75cV1,V0)%。5.(1)增大接触面积，使其能够充分反应(2)盐酸(3)Fe3＋(4)加入H2O2溶液后，由浅红色溶液②变成深红色溶液③，说明溶液中有更多的Fe3＋生成，是Fe2＋被H2O2氧化产生的(5)2H＋＋2Fe2＋＋H2O2=2Fe3＋＋2H2O(6)SCN－中硫元素为－2价，具有还原性取少量无色溶液④于试管中，滴入KSCN溶液，溶液变红(或取少量无色溶液④于试管中，滴入BaCl2溶液，产生白色沉淀)(7)eq\f(7a,10m)g(8)维生素C具有较强还原性，能够与Fe3＋反应产生Fe2＋，从而可防止Fe2＋被氧化而导致失效变质解析将补铁剂碾碎，然后向其中加入足量盐酸，使二者充分接触发生反应，看到溶液几乎无色，向与盐酸反应后的溶液中加入KSCN溶液，看到溶液显浅红色，说明其中含有少量Fe3＋，然后再加入绿色氧化剂H2O2，看到溶液变为深红色，说明该溶液中同时含有Fe2＋，H2O2将Fe2＋氧化为Fe3＋。要验证补铁剂中铁元素的含量，可以将补铁剂碾碎，然后向其中加入足量盐酸，使二者充分接触发生反应，然后过滤除去不溶性杂质，再向滤液中加入足量H2O2，将Fe2＋氧化为Fe3＋，然后加入足量NaOH溶液，使溶液中的Fe3＋转化为Fe(OH)3红褐色沉淀，将沉淀洗涤、灼烧，分解产生Fe2O3，根据Fe2O3的质量，利用Fe元素可计算出补铁剂中铁元素的含量。(1)将补铁剂碾碎的目的是增大接触面积，使其在用盐酸溶解时能够充分反应；(2)根据上述分析可知试剂1是盐酸；(3)由于Fe3＋与SCN－反应产生红色物质，所以加入试剂2后溶液变为浅红色，说明溶液①中含有Fe3＋；(4)能证明溶液①中含有Fe2＋的实验现象是加入H2O2溶液后，溶液②由浅红色变成深红色，说明溶液中有更多的Fe3＋生成，是Fe2＋被H2O2氧化产生的；(5)酸性条件下，Fe2＋与H2O2发生反应的离子方程式：2H＋＋2Fe2＋＋H2O2=2Fe3＋＋2H2O；(6)甲同学猜测深红色溶液③迅速变为无色溶液④的原因，可能是溶液中的SCN－与H2O2发生了化学反应。a.甲同学猜测的依据是SCN－中硫元素为－2价，具有还原性；H2O2中氧元素为－1价，具有氧化性，二者发生氧化还原反应消耗SCN－，导致溶液红色褪去；b.乙同学通过实验证实了甲同学的猜测，可通过再加入SCN－，根据溶液是否变为红色判断；也可以根据反应后溶液中是否含有SOeq\o\al(2－,4)进行判断。其实验方案及现象是：取少量无色溶液④于试管中，滴入KSCN溶液，溶液变红；或取少量无色溶液④于试管中，滴入BaCl2溶液，产生白色沉淀；(7)m片补铁剂经上述处理后反应产生Fe2O3质量是ag，则其中Fe元素的质量为m(Fe)＝eq\f(ag,160g/mol)×2×56g/mol＝eq\f(7a,10)g，故每一片补铁剂中含有铁元素的质量为eq\f(7a,10m)g；(8)人体只能吸收Fe2＋，医生建议在服用该补铁剂时，同时服用有较强还原性的维生素C，这是由于维生素C具有较强还原性，能够与Fe3＋反应产生Fe2＋，从而可防止Fe2＋被氧化而导致失效变质。6.(1)有刺激性气味气体放出溶液变为黄色(2)①防止水蒸气进入装置B中②继续通入N2③(NH4)2Cr2O7eq\o(=,\s\up7(△))Cr2O3＋N2↑＋4H2O(3)①溶液由无色变为浅红色，且半分钟内不褪色②碱式滴定管、锥形瓶③H＋＋OH－=H2O、(CH2)6N4H＋＋OH－=(CH2)6N4＋H2O④eq\f(14bc,a)%⑤bc解析(1)向重铬酸铵固体中滴加足量浓氢氧化钾溶液，振荡、微热发生的反应为重铬酸铵与氢氧化钾浓溶液共热反应生成黄色的铬酸钾、氨气和水，则观察到的主要现象是固体溶解、有刺激性气味气体放出、溶液变为黄色；(2)①装置B用于测定反应生成水的质量，酚酞溶液中产生的水蒸气会进入装置B中干扰水的测定，则装置C的作用是防止C中产生水蒸气进入装置B中，影响实验结果；②由分析可知，d的操作为继续通入氮气，将产生的气体全部赶入B中，防止影响水的质量测定，造成实验误差；③由D中溶液不变色可知，反应中没有氨气生成，B中碱石灰质量增加，说明有水生成，水的质量为0.72g，由质量守恒定律可知，反应中还生成(1.00－0.72)g＝0.28g气体，由原子个数守恒可知，该气体应该为氮气，设A中固体中铬元素化合价为＋a价，由得失电子数目守恒可得：eq\f(2.52g,252g/mol)×(6－a)×2＝eq\f(0.28g,28g/mol)×[0－(－3)]×2，解得a＝3，则A中固体为氧化铬，重铬酸铵、氧化铬、氮气和水的物质的量比为eq\f(2.52g,252g/mol)∶eq\f(1.52g,152g/mol)∶eq\f(0.28g,28g/mol)∶eq\f(0.72g,18g/mol)＝1∶1∶1∶4，反应的化学方程式为(NH4)2Cr2O7eq\o(=,\s\up7(△))Cr2O3＋N2↑＋4H2O；(3)①由题意可知，向酸性溶液中滴入酚酞溶液呈无色，当氢氧化钠溶液与溶液中氢离子和