2023届高考化学鲁科版一轮复习检测-第十章第4课时　定性、定量探究型综合实验

第4课时定性、定量探究型综合实验题号知识易中难物质性质、反应原理探究15物质组成、含量的探究2,34非选择题1.(2021·福建福州三模)某活动小组的同学对甲烷还原氧化铜进行了探究,回答下列问题:查阅资料得:实验室制取甲烷常用的方法为无水醋酸钠(CH3COONa)与氢氧化钠在二氧化锰作催化剂的条件下共热,产物中有少量的副产物丙酮(CH3COCH3),丙酮可与水混溶。(1)组装好仪器后,首先进行的操作是,实验中先点燃(填“A”或“D”)处酒精灯,目的是,此时K1、K2的状态为(填标号)。

A.K1关闭、K2关闭B.K1关闭、K2打开C.K1打开、K2打开D.K1打开、K2关闭(2)装置A中主要发生反应的化学方程式为

,

试管内壁加一层铝箔不仅能使药品受热均匀,还能 。

(3)装置B中盛装的试剂为。

(4)实验过程中记录的实验数据如下:装置DEFG实验前装置总质量/g180.0277.8311.5301.0实验后装置总质量/g177.2279.6312.6301.0若装置D中的氧化铜全部被还原成铜,则气球中收集到的由D中反应产生的气体在标准状况下的体积为L,此条件下,装置D中发生反应的化学方程式为

。

解析:(1)有气体参与的实验,在进行实验前都要检查装置的气密性;实验中要先点燃A处的酒精灯,利用反应产生的CH4驱赶装置中的空气,此时要打开K1,关闭K2,避免影响实验结果的判断,故选D。(2)在装置A中无水醋酸钠与NaOH混合加热反应产生CH4、Na2CO3,反应的化学方程式为CH3COONa+NaOHCH4↑+Na2CO3;试管内壁加一层铝箔不仅能使药品受热均匀,还能将氢氧化钠与试管隔离,避免高温下氢氧化钠对试管的腐蚀,也可使反应后的试管更容易清洗。(3)装置B中装水,用来除去甲烷中的丙酮。(4)装置D中减少的质量为氧元素的质量,即参与反应的n(CuO)=(180.0-177.2)g16g/mol=0.175mol,装置E中增加的是水的质量,即n(H2O)=(279.6-277.答案:(1)检查装置的气密性A利用产生的甲烷赶走装置中的空气D(2)CH3COONa+NaOHCH4↑+Na2CO3保护试管,使反应混合物不黏附在试管壁上(3)水(4)0.562CH4+7CuO7Cu+CO+CO2+4H2O2.(2021·福建宁德三模)某研究小组探究铁矿石中铁元素化合价并利用碘量法测定铁矿石中的铁含量。实验过程如下:Ⅰ.探究铁矿石中铁元素化合价研究小组为探究铁元素化合价,设计实验如图。(1)乙同学通过实验得出结论:铁矿石中含+2、+3价铁。实验ⅰ的现象为。实验ⅱ反应的离子方程式为

。

(2)甲同学认为乙同学的结论不合理,不能判断铁矿石中有+3价铁,理由是

。

Ⅱ.测定铁矿石中的铁含量步骤1:称取0.3000g试样于容器中,加入无水Na2CO3和过量Na2O2,700℃加热熔融10min,铁元素转化成FeO2步骤2:将步骤1所得物质放置烧杯中,加入热水、盐酸,并加热煮沸数分钟。补加盐酸,稀释至100mL。步骤3:将稀释液转至碘量瓶中,加入过量KI溶液,搅拌后放置1～2min,滴入淀粉溶液,用amol/LNa2S2O3标准溶液滴定至终点,消耗Na2S2O3标准溶液VmL。已知:2S2O32-+I2S4O62-+2I-,2Cu2++4I(3)以上步骤需要用到下列仪器中的(填标号)。

(4)步骤2加热煮沸数分钟的目的是

。

(5)步骤3中放置时间不同对铁含量测定结果的影响如下表:放置时间/min013510测定结果/%25.8826.8326.8326.9727.10铁含量测定结果随放置时间加长而变大的可能原因是

。

(6)计算铁矿石试样中铁的含量为(列计算式)。

(7)测定时,若铁矿石中的铜元素未除去,则铁含量测定结果(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。

解析:Ⅰ.(1)含有+3价铁在实验ⅰ中会与SCN-结合生成红色配合物,现象是溶液出现红色;含有+2价铁在实验ⅱ中会与高锰酸钾发生氧化还原反应,离子方程式为5Fe2++MnO4-+8H+5Fe3++Mn2++4H2(2)有可能矿石原本不含有+3价铁,由+2价铁被氧化后产生,即理由是铁矿石用硫酸溶解时在空气中进行,+2价铁可被空气中的氧气氧化为+3价。Ⅱ.(3)步骤1加热熔融固体需要坩埚,故选B。(4)步骤2加热煮沸数分钟的目的是除去多余的O2、H2O2以免对后续测定产生干扰;加快反应速率。(5)铁含量测定结果随放置时间加长而变大的原因是放置时间加长,Fe3+与I-反应更充分,过量的I-被空气中的氧气氧化。(6)FeO2-在盐酸中得到Fe3+,与KI反应的离子方程式为2Fe3++2I-2Fe2++I2,用Na2S2O3标准溶液滴定生成的I2的反应为2S2O32-+I2S4O62-+2I-,则关系式为2Fe3+～I2～2S2O32-,n(Fe3+)=n(S2O32-(7)测定时,若铁矿石中的铜元素未除去,则Cu2+也会与I-反应产生部分I2,故会消耗更多的Na2S2O3标准溶液,则铁含量测定结果偏高。答案:(1)溶液出现红色5Fe2++MnO4-+8H+5Fe3++Mn2++4H2O(2)铁矿石用硫酸溶解时在空气中进行,+2价铁可被空气中的氧气氧化为+3价(3)B(4)除去多余的O2、H2O2以免对后续测定产生干扰;加快反应速率(5)放置时间加长,Fe3+与I-反应更充分,过量的I-被空气中的氧气氧化(6)56aV×103.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.NH4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-1NaOH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(NH4+)的值将Ⅱ.SO4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。解析:Ⅰ.(2)Fe2+与NaOH溶液反应生成Fe(OH)2沉淀,随后被氧化为氢氧化铁,反应的化学方程式为4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3;蒸氨结束后,直形冷凝管中会残留一些液氨,会对测定结果产生影响,因此为了减少实验误差,还需要对直形冷凝管进行“处理”,“处理”的操作方法是用蒸馏水冲洗冷凝管内通道2～3次,将洗涤液注入锥形瓶中。(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,则测定锥形瓶内溶液中剩余的硫酸的量减少,与氨气反应的硫酸的量增多,造成所测得的n(NH4+)的值偏大。Ⅱ.(4)判断BaCl2是否过量,可以在上层清液中继续滴加BaCl2,若无新沉淀生成,则说明SO42-沉淀完全,即BaCl2过量。(5)用冷水洗涤可以降低固体的溶解度,减少固体的溶解。(6)过量的H+的物质的量为0.120mol·L-1×0.025L=0.003mol,与NH3反应的H+的物质的量为3.030mol·L-1×0.05L×2-0.003mol=0.3mol,即n(NH4+)=0.3mol;69.90g沉淀为BaSO4,则n(SO42-)=69.90g233g·mol-1=0.3mol;利用电荷守恒n(NH4+)+2n(Fe2+)=2n(SO42-),得n(Fe2+)=0.15mol;再利用质量守恒得m(H2O)=58.80g-m(N答案:(1)分液漏斗(2)4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3用蒸馏水冲洗冷凝管内通道2～3次,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·FeSO4·6H2O4.草酸亚铁在形成晶体时会结合一定量的水;在工农业生产中具有重要用途,如作照相的显影剂,生产磷酸铁锂电池的原料等。已知:①草酸亚铁不溶于水,可溶于酸;②Fe(SCN)63-+3C2O42-Fe(C2O回答下列问题:Ⅰ.甲同学检查药品时发现该晶体显浅黄色,认为晶体不纯,可能是因为部分+2价的铁被氧化。为验证自己的猜想,进行实验验证。取少量的晶体样品溶于稀硫酸,滴加KSCN溶液,溶液无明显变化。由此认为晶体中不存在+3价的铁。你认为(填“正确”或“不正确”),理由是

。

Ⅱ.乙同学为测定草酸亚铁晶体(FeC2O4·xH2O)中的结晶水含量,利用如图装置:(1)做实验前首先要。(2)称取一定质量的晶体,装好药品,开始实验,接下来的实验步骤依次为(填字母),重复实验直至装置B恒重。

a.点燃酒精灯,加热b.熄灭酒精灯c.关闭Kd.打开K,缓缓通入氮气e.冷却至室温f.称量Ⅲ.丙同学用滴定的方法也可以测定草酸亚铁晶体中结晶水的含量。取ag草酸亚铁晶体溶于稀硫酸,再把所得溶液稀释成500mL,取出50mL放入锥形瓶,向其中逐滴滴入未知浓度的酸性KMnO4溶液,振荡,发现溶液颜色逐渐变为棕黄色,且有气泡冒出,当溶液颜色突变成浅紫色,停止滴加。接着向溶液中加入稍过量的KI溶液和几滴淀粉溶液,然后再用cmol·L-1Na2S2O3溶液滴定至终点。几次实验平均消耗Na2S2O3溶液VmL。(2Na2S2O3+I2Na2S4O6+2NaI)(1)写出向溶液中滴加酸性KMnO4溶液发生反应的离子方程式:

。

(2)上述实验中稀释草酸亚铁溶液时除烧杯和玻璃棒外,还必需用到的玻璃仪器有

。

(3)x=(用含a、c、V的代数式表示)。

(4)若实验中滴入酸性KMnO4溶液过多,则所得x值(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。

解析:Ⅰ.根据题给信息,C2O42-比SCN-更易与Fe3+结合,所以取少量的晶体样品溶于稀硫酸,滴加KSCN溶液,溶液无明显变化,不能判定晶体中不存在+3价的铁。Ⅱ.(1)做实验前首先要检查装置是否漏气,即检查装置的气密性。(2)将一定质量的晶体装好,由于草酸亚铁晶体中亚铁离子易被氧气氧化,所以要排尽装置内的空气,先打开K,缓缓通入氮气,然后点燃酒精灯,加热,反应结束后,熄灭酒精灯,冷却至室温后关闭K,进行称量,重复实验直至装置B恒重,即正确的实验步骤为dabecf。Ⅲ.(1)草酸亚铁晶体中含有Fe2+和C2O42-,在酸性条件下,能分别被KMnO4溶液氧化为Fe3+和CO2,而MnO4-被还原为Mn2+,根据得失电子守恒、原子守恒及电荷守恒可得反应的离子方程式为3MnO4-+5Fe2++5C2O42-+24H+3Mn2++5Fe3++12H2O+10CO2↑。(2)把草酸亚铁溶液稀释成500mL溶液时,除烧杯和玻璃棒外,还必需用到的玻璃仪器有500mL容量瓶、胶头滴管。(3)根据反应3MnO4-+5Fe2++5C2O42-+24H+3Mn2++5Fe3++12H2O+10CO2↑可知,反应生成Fe3+,其可把I-氧化为I2,反应为2Fe3++2I-2Fe2++I2;生成的I2又被Na2S2O3还原为I-,反应为2Na2S2O3+I2Na2S4O6+2NaI;根据上述反应关系可知,n(FeC2O4·xH2O)=n(Fe2+)=n(Fe3+)=2n(I2)=n(Na2S2O3)=cV×10-3mol,所以50mL溶液中n(FeC2O4·xH2O)=cV×10-3mol,又因为原溶液体积为500mL,所以n(FeC2O4·xH2O)=cV×10-3×50050mol=cV答案:Ⅰ.不正确根据已知,C2O42-比SCN-Ⅱ.(1)检查装置的气密性(2)dabecfⅢ.(1)3MnO4-+5Fe2++5C2O42-+24H+3Mn2++5Fe3++12H(2)500mL容量瓶、胶头滴管(3)50a5.(2021·北京二模)某化学兴趣小组为探究高锰酸钾与铜的反应,设计实验如下:实验一对应现象一段时间后,培养皿中由铜片向外侧依次呈现:A区澄清且几乎无色;B区底部覆盖棕黑色固体;C区澄清且紫色变浅资料:a.Cu+在酸性溶液中不能稳定存在:2Cu+Cu+Cu2+b.MnS为粉红色沉淀、溶于强酸;CuS为黑色沉淀、不溶于强酸(1)Cu被氧化成,依据是

。

(2)为探究MnO4-的还原产物,取A区中溶液(填操作和现象),证明有Mn(3)A区中KMnO4与Cu反应的离子方程式是

。

(4)经检验,B区的棕黑色