1、 化学实验综合探究题化学实验综合探究题 A 卷 1(2019 甘肃嘉峪关模拟)(1)用重铬酸钾法(一种氧化还原滴定法)可测定产物 Fe3O4中的 二价铁含量。若需配制浓度为 0.010 00 mol L 1 的 K2Cr2O7标准溶液 250 mL，应准确称取 _g K2Cr2O7(保留 4 位有效数字，已知 M(K2Cr2O7)294.0 g mol 1)。配制该标准溶液 时，下列仪器中不必要用到的有_(用编号表示)。 电子天平 烧杯 量筒 玻璃棒 容量瓶 胶头滴管 移液管 (2)金属表面处理、皮革鞣制、印染等都可能造成铬污染。六价铬比三价铬毒性高，更易 被人体吸收且在体内蓄积。 以下为废水
2、中铬元素总浓度的测定方法： 准确移取 25.00 mL 含 Cr2O2 7和 Cr 3的酸性废水，向其中加入足量的(NH 4)2S2O8溶液将 Cr3 氧化成 Cr 2O 2 7，煮沸除去过量的(NH4)2S2O8；向上述溶液中加入过量的 KI 溶液，充分反 应后， 以淀粉为指示剂， 向其中滴加 0.015 mol L 1 的 Na2S2O3标准溶液， 终点时消耗 Na2S2O3 溶液 20.00 mL。计算废水中铬元素总浓度(单位：mg L 1，写出计算过程)。 已知测定过程中发生的反应如下： 2Cr3 3S 2O 2 87H2O=Cr2O 2 76SO 2 414H Cr2O2 76I 1
3、4H=2Cr33I 27H2O I22S2O2 3=2I S 4O 2 6 (3)Na2S2O3是重要的化工原料，易溶于水，在中性或碱性环境中稳定。 测定产品(Na2S2O3 5H2O)纯度 准确称取 W g 产品，用适量蒸馏水溶解，以淀粉作指示剂，用 0.100 0 mol L 1 碘的标准 溶液滴定。反应原理为：2S2O2 3I2=S4O 2 62I 滴定至终点时，溶液颜色的变化：_。 滴定起始和终点的液面位置如图，则消耗碘的标准溶液体积为_mL。产品的 纯度为(设 Na2S2O3 5H2O 相对分子质量为 M)_。 解析 (1)根据 mnMcVM 得：m(K2Cr2O7)0.010 00
4、 mol L 10.250 L294.0 g mol 10.735 0 g，配置一定物质的量浓度的溶液，一般电子天平用于称量固体质量，烧杯用于溶 解固体，用玻璃棒搅拌，加速溶解，用玻璃棒引流，将溶液移入容量瓶中，继续加水至离刻 度线 12 cm 处，改用胶头滴管加水定容，所以用不到的仪器为量筒和移液管，故用不 到。 (2)由2Cr3 3S 2O 2 87H2O=Cr2O 2 76SO 2 414H Cr 2O 2 76I 14H=2Cr3 3I 27H2O I22S2O 2 3=2I S 4O 2 6可得关系式：2Cr 3Cr 2O 2 76I 6S 2O 2 3， n(Na2S2O3)0.0
5、15 mol L 120.00 mL3104 mol，则 n(Cr3)3104 mol， m(Cr)110 4 mol152 g mol15.2103 g5.2 mg， 废水中铬元素总浓度 c5.2 mg/0.025 L208 mg L 1。 (3)滴定结束后，碘单质使淀粉变蓝，所以滴定终点时溶液颜色变化是由无色变蓝色， 半分钟内不褪色；根据图示的滴定管中液面可知，滴定管中初始读数为 0，滴定终点液面 读数为 18.10 mL，所以消耗碘的标准溶液体积为 18.10 mL；根据反应 2S2O2 3I2=S4O 2 6 2I 可知，n(S 2O 2 3)2n(I2)，所以 W g 产品中含有 N
6、a2S2O3 5H2O 质量为：0.100 0 mol L 118.10103 L2M3.620103 M g，则产品的纯度为(3.620103M)/W100%。 答案 (1)0.735 0 (2)由方程式确定关系式：Cr3Na2S2O3，然后进行计算。 n(S2O2 3 )0.02 L0.015 mol L 13104 mol，n(Cr)1104 mol，m(Cr)1104 mol52 g mol 15.2103 g5.2 mg，废水中铬元素总浓度5.2 mg/0.025 L208 mg L1 (3)由无色变蓝色，半分钟内不褪色 18.10 (3.62010 3M)/W100% 2 (201
7、9 四川雅安检测)某学生研究小组欲探究 CuSO4溶液与 Na2CO3溶液混合产生的蓝 绿色沉淀组成，小组进行下列实验探究。 【提出假设】 假设 1：沉淀为 Cu(OH)2 假设 2：沉淀为_ 假设 3：沉淀为碱式碳酸铜化学式可表示为 nCuCO3 mCu(OH)2 【查阅资料】无论是哪一种沉淀受热均易分解(假设均不含结晶水)。 【物质成分探究】 步骤 1：将所得悬浊液过滤，用蒸馏水洗涤，再用无水乙醇洗涤 步骤 2： 甲同学取一定量固体， 用气密性良好的如图装置(夹持仪器未画出)进行定性实验。 请回答下列问题： (1)假设 2 中的沉淀为_。 (2)假设 1 中沉淀为 Cu(OH)2的理论依据
8、是_。 (3)无水乙醇洗涤的目的_。 (4)若反应后 A 中蓝绿色固体变黑，C 中无明显现象，证明假设_(填写序号)成 立。 (5)乙同学认为只要将上图中 B 装置的试剂改用_试剂后，便可验证上述所有假设。 (6)乙同学更换 B 试剂后验证假设 3 成立的实验现象是_。 (7)在假设 3 成立的前提下，某同学考虑用 Ba(OH)2代替 Ca(OH)2，测定蓝绿色固体的化 学式，若所取蓝绿色固体质量为 27.1 g，实验结束后装置 B 的质量增加 2.7 g，C 中的产生沉 淀的质量为 19.7 g。则该蓝绿色固体的化学式为_。 解析 (1)CuSO4溶液与 Na2CO3溶液混合产生蓝绿色沉淀，
9、可能是反应生成了碳酸铜沉 淀或双水解生成了氢氧化铜沉淀或是碱式碳酸铜， 由假设 1、 3 知假设 2 为 CuCO3。 (2)Na2CO3 溶液中碳酸根能水解，产生氢氧根离子，所以与 CuSO4溶液混合产生的蓝 绿色沉淀可能 为氢氧化铜。(3)所得悬浊液过滤，用蒸馏水洗涤，再用无水乙醇洗涤，利用乙醇易挥发的性 质带走固体中残留的水分。(4)加热时，碳酸铜分解生成二氧化碳和黑色氧化铜，二氧化碳能 使澄清的石灰水变浑浊，加热氢氧化铜时生成水蒸气和黑色氧化铜，若反应后 A 中蓝绿色固 体变黑，C 中无明显现象证明一定不含有碳酸铜，现象的产生为氢氧化铜，假设 1 正确。(5) 实验验证碳酸铜或氢氧化铜
10、是利用受热分解生成的产物性质验证，加热时，碳酸铜分解生成 二氧化碳和黑色氧化铜，加热氢氧化铜时生成水蒸气和黑色氧化铜，所以需要验证水的存在 和二氧化碳的存在就可以证明产生的物质成分，装置 A 中加热是否变化为黑色固体，装置 B 选择无水硫酸铜验证是否生成水，澄清石灰水是否变浑浊证明是否生成二氧化碳，所以要将 上图中 B 装置的试剂改用无水 CuSO4。(6)装置 A 中加热是否变化为黑色固体，装置 B 选择 无水硫酸铜，是否变蓝色验证是否生成水，装置 C 中澄清石灰水是否变浑浊证明是否生成二 氧化碳， 所以证明假设 3 正确的现象为：A 中蓝绿色固体变黑色，B 中无水 CuSO4固体变蓝， C
11、 中有白色沉淀产生。(7)B 中吸收的是水，水的物质的量为：2.7 g 18 g/mol0.15 mol，C 中吸收的是二氧化碳生成碳酸钡白色沉淀，根据碳原子守恒得二氧化碳的物质的量为：19.7 g 197 g/mol0.1 mol，氧化铜的物质的量为(27.1 g2.7 g0.1 mol44 g/mol) 80 g/mol 0.25 mol，则铜离子、氢氧根离子和碳酸根离子的物质的量之比0.25 mol0.3 mol0.1 mol 562，所以其化学式为 2CuCO3 3Cu(OH)2或 3Cu(OH)2 2CuCO3或 Cu5(OH)6(CO3)2。 答案 (1)CuCO3 (2)碳酸根水
12、解，溶液中含有较多的 OH (3)利用乙醇的易挥发，带走洗涤的水 (4)1 (5)无水 CuSO4 (6)A 中蓝绿色固体变黑色，B 中固体变蓝，C 中有白色沉淀产生 (7)2CuCO3 3Cu(OH)2或 3Cu(OH)2 2CuCO3或 Cu5 (OH)6(CO3)2 3 (2019 四川广安质检)甲、 乙两同学用下图所示装置进行实验探究硝酸与铁反应的产物。 文献记载：.在浓硝酸和活泼金属反应过程中，随着硝酸浓度的降低，其生成的产物有 4、2、3 价等氮的化合物。 .FeSO4NOFe(NO)SO4(棕色)H0。 .NO2和 NO 都能被 KMnO4氧化吸收 .铁氰化钾化学式为 K3Fe(
13、CN)6：亚铁氰化钾化学式为 K4Fe(CN)6 3Fe2 2Fe(CN) 6 3=Fe 3Fe(CN)62(蓝色沉淀) 4Fe3 3Fe(CN) 6 4=Fe 4Fe(CN)63(蓝色沉淀) 甲的实验操作和现象记录如下： 实验操作 实验现象 打开弹簧夹， 通入一段时间 CO2， 关闭弹簧夹 打开分液漏斗活塞，将浓硝酸缓慢滴入烧瓶 中，关闭活塞 无明显现象 加热烧瓶，反应开始后停止加热 A 中有红棕色气体产生， 一段时间后， 气体 颜色逐渐变浅； B 中溶液变棕色； C 中溶液 紫色变浅。 反应停止后，A 中无固体剩余，得 100mL 的溶液 请回答下列问题： (1)滴入浓硝酸加热前没有明显现
14、象的原因是 _ _。 (2)甲的实验操作中通入CO2的目的是 _ _。 (3)甲取少量 B 中溶液，加热，棕色溶液变浅绿色，有无色气体逸出，且在空气中变为红 棕色其原因是_，甲依据该现象得出的结论是 A 中有 NO 生成。 (4)乙认为甲得出 A 中有 NO 生成的证据不足。为获取充足的证据，乙仍采用该装置和操 作进行对照实验， 浓硝酸换成稀硝酸， 证明有 NO 生成的实验现象是_。 (5)将 A 所得溶液稀释至 500 mL， 取少量稀释后的溶液调节 pH 后， 滴加铁氰化钾溶液有 蓝色沉淀生成， 由此证明 A 溶液中含有_(填离子符号)。 另取稀释后的溶液 25.00 mL 加入过量的 K
15、I 固体，充分反应后 pH 至 7 左右，滴入几滴淀粉溶液做指示剂，用 0.25 mol/L Na2S2O3标准溶液滴定至终点，共消耗 Na2S2O3溶液 16.00 mL。(己知：I22S2O2 3=2I S4O2 6)，则 A 中所得溶液的 c(Fe 3)_mol/L。 解析 (1)常温时，铁和浓硝酸反应生成一层致密的氧化物薄膜，阻止了铁和浓硝酸进一 步反应，即产生钝化现象，所以滴入浓硝酸加热前没有明显现象；(2)一氧化氮很容易被氧气 氧化，通入 CO2可以排除反应体系中的空气，防止对产物中有无一氧化氮判断的干扰。(3) 取少量 B 中溶液，加热，棕色溶液变浅，有无色气体逸出，且该气体在空
16、气中变为红棕色， 应为可逆反应 FeSO4NOFe(NO)SO4(棕色)是放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向 移动，导致 Fe(NO)SO4(棕色)降低，所以溶液颜色变浅；(4)二氧化氮和水反应生成的一氧化 氮能使硫酸亚铁溶液变成棕色，所以不能证明铁和浓硝酸反应过程中 NO 生成，为排除生成 的 NO 干扰，把浓硝酸换成稀硝酸，稀硝酸和铜反应生成无色的一氧化氮，没有二氧化氮生 成，则 A 中气体是无色的，且 B 中溶液变为棕色，则说明生成的一氧化氮和硫酸亚铁反应生 成 棕 色 ， 从 而 说 明 A 中 无 色 气 体 是 一 氧 化 氮 ； (5) 根 据 3Fe2 2Fe(CN)63 =
17、Fe3Fe(CN)62(蓝色沉淀)，滴加铁氰化钾溶液有蓝色沉淀生成，证明 A 溶液中含有 Fe2 ；根据得失电子守恒，有 2Fe3I 22S2O 2 3，n(Fe 3)n(Na 2S2O3)0.25 mol/L0.016 L 0.004 mol，c(Fe3 )0.004 mol 2510 3 L0.16 mol/L。 答案 (1)常温时，铁遇浓硝酸形成致密氧化膜，阻止反应进一步发生 (2)排除反应体系中的空气，防止对产物中有无一氧化氮判断的干扰 (3) FeSO4NOFe(NO)SO4(棕色) H”或“”)。 制备 Ca(NO2)2 乙组同学拟利用装置 B 中产生的氮氧化物制备 Ca(NO2)
18、2，装置如图。 测定 Ca(NO2)2的纯度丙组同学测定 Ca(NO2)2的纯度(杂质不参加反应)，可供选择的试 剂：a.稀硫酸 bc1 mol L 1 的 KI 溶液 c淀粉溶液 dc2 mol L 1 的 Na2S2O3溶液 ec3 mol L 1 的酸性 KMnO4溶液 (3)利用 Ca(NO2)2的还原性来测定其纯度， 可选择的试剂是_ (填字母序号)。该测定 方法发生反应的离子方程式为_。 (4)利用 Ca(NO2)2的氧化性来测定其纯度的步骤： 准确称取 m g Ca(NO2)2样品放入锥形瓶 中，加适量水溶解，加入_，然后滴加稀硫酸，用 c2 mol/L Na2S2O3溶液滴定至
19、溶液 _，读取消耗 Na2S2O3溶液的体积，重复以上操作 3 次，(请用上述给出试剂补充完 整实验步骤)。若三次消耗 Na2S2O3溶液的平均体积为 V mL，则 Ca(NO2)2纯度的表达式为 _。 解析 (1)仪器 X 是分液漏斗；(2)根据题意，装置 B 中盛放的是硝酸，二氧化硫与硝酸 反应放出一氧化氮和二氧化氮，若逸出的 NO 与 NO2的物质的量之比为 11，则装置 B 中 发生反应的化学方程式为 2SO22HNO3H2O=NONO22H2SO4，若其他条件不变，硝 酸的浓度越大，生成的二氧化氮越多，则会使逸出的气体中 n(NO)n(NO2)。(3)根据信息 ，Ca(NO2)2能被
20、酸性 KMnO4溶液氧化成 NO 3，MnO 4被还原为 Mn 2，利用 Ca(NO 2)2的还 原性来测定其纯度，可选择的试剂是 c3 mol L 1 的酸性 KMnO4溶液，其离子方程式为 5NO 2 2MnO 46H =5NO 32Mn 23H 2O。根据信息，在酸性条件下，Ca(NO2)2能将 I 氧化为 I2，S2O2 3能将 I2还原为 I 。(4)利用 Ca(NO 2)2的氧化性来测定其纯度，步骤为：准确 称取 m g Ca(NO2)2样品放入锥形瓶中，加适量水溶解，加入过量 c1mol L 1 的 KI 溶液、淀粉 溶液，然后滴加稀硫酸，用 c2 mol L 1 的 Na2S2
21、O3溶液滴定至溶液颜色由蓝色恰好变为无色， 且半分钟内不变色，读取消耗 Na2S2O3溶液的体积。为减少误差，须重复以上操作 3 次，则 若三次消耗 Na2S2O3溶液的平均体积为 V mL，则 n(Na2S2O3) c2 mol L 1V 103 Lc 2V 10 3 mol，因 2NO 24H 2I=I 22NO2H2O，所以 2NO 2 I22S2O 2 3 ，则 nCa(NO2)21 2n(NO 2)1 2n(Na2S2O3) 1 2c2V 10 3 mol，mCa(NO 2)2nCa(NO2)2 132 g/mol66c2 V10 3 g，故 Ca(NO 2)2纯度的表达式为66c 2V10 3 g m g 100%33c2V 500m100%。 答案 (1)分液漏斗 (2)2SO22HNO3H2O=NONO22H2SO4 (3)e 5NO 22MnO 46H =5NO 32Mn 23H 2O (4) 过量 c1mol L 1 KI 溶液并滴入几滴淀粉溶液 由蓝色恰好变为无色，且半分钟内不 变色 33c2V/500m100%
