2024版 步步高 考前三个月 化学 新高考第一篇　主题五　综合大题题型研究(Ⅰ)——化学实验　类型

类型4 以定量测定为主的综合实验1．(2022·河北，14)某研究小组为了更准确检测香菇中添加剂亚硫酸盐的含量，设计实验如下：①三颈烧瓶中加入10.00g香菇样品和400mL水；锥形瓶中加入125mL水、1mL淀粉溶液，并预加0.30mL0.01000mol·L－1的碘标准溶液，搅拌。②以0.2L·min－1流速通氮气，再加入过量磷酸，加热并保持微沸，同时用碘标准溶液滴定，至终点时滴定消耗了1.00mL碘标准溶液。③做空白实验，消耗了0.10mL碘标准溶液。④用适量Na2SO3替代香菇样品，重复上述步骤，测得SO2的平均回收率为95%。已知：Ka1(H3PO4)＝7.1×10－3，Ka1(H2SO3)＝1.3×10－2回答下列问题：(1)装置图中仪器a、b的名称分别为________、________。(2)三颈烧瓶适宜的规格为________(填标号)。A．250mL B．500mL C．1000mL(3)解释加入H3PO4，能够生成SO2的原因：________________________________________________________________________。(4)滴定管在使用前需要__________、洗涤、润洗；滴定终点时溶液的颜色为__________；滴定反应的离子方程式为_________________________________________________________。(5)若先加磷酸再通氮气，会使测定结果__________(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。(6)该样品中亚硫酸盐含量为______mg·kg－1(以SO2计，结果保留三位有效数字)。答案 (1)球形冷凝管 酸式滴定管 (2)C (3)加入H3PO4后，溶液中存在化学平衡H2SO3SO2＋H2O，SO2的溶解度随着温度升高而减小，SO2逸出后，促进了化学平衡H2SO3SO2＋H2O向右移动 (4)检漏 蓝色 I2＋SO2＋2H2O===2I－＋4H＋＋SOeq\o\al(2－,4) (5)偏低 (6)80.8解析 由题中信息可知，检测香菇中添加剂亚硫酸盐的含量的原理是用过量的磷酸与其中的亚硫酸盐反应生成SO2，用氮气将SO2排入到锥形瓶中被水吸收，最后用碘标准溶液滴定，测出样品中亚硫酸盐含量。(2)三颈烧瓶中加入10.00g香菇样品和400mL水，向其中加入H3PO4的体积不超过10mL。在加热时，三颈烧瓶中的液体不能超过其容积的eq\f(2,3)，因此，三颈烧瓶适宜的规格为1000mL，选C。(3)虽然Ka1(H3PO4)＝7.1×10－3＜Ka1(H2SO3)＝1.3×10－2，但是H3PO4为难挥发性的酸，而H2SO3易分解为SO2和水，SO2的溶解度随着温度升高而减小，SO2逸出后，促进了化学平衡H2SO3SO2＋H2O向右移动。(4)滴定管在使用前需要检漏、洗涤、润洗；滴定前，溶液中的碘被SO2还原为碘离子，溶液的颜色为无色，滴定终点时，过量的半滴碘标准溶液使淀粉溶液变为蓝色且半分钟之内不变色，因此，滴定终点时溶液为蓝色；滴定反应的离子方程式为I2＋SO2＋2H2O===2I－＋4H＋＋SOeq\o\al(2－,4)。(5)若先加磷酸再通氮气，则不能将装置中的空气及时排出，有部分亚硫酸盐和SO2被装置中的氧气氧化，碘标准溶液的消耗量将减少，因此会使测定结果偏低。(6)实验中SO2消耗的碘标准溶液的体积为0.30mL＋1.00mL＝1.30mL，减去空白实验消耗的0.10mL，则实际消耗碘标准溶液的体积为1.20mL，根据反应I2＋SO2＋2H2O===2I－＋4H＋＋SOeq\o\al(2－,4)可以计算出n(SO2)＝n(I2)＝1.20mL×10－3L·mL－1×0.01000mol·L－1＝1.20×10－5mol，由于SO2的平均回收率为95%，则实际生成的n(SO2)＝eq\f(1.20×10－5mol,0.95)≈1.263×10－5mol，则根据S元素守恒可知，该样品中亚硫酸盐含量为eq\f(1.263×10－5mol×64g·mol－1×1000mg·g－1,10.00g×10－3kg·g－1)≈80.8mg·kg－1。2．(2023·湖北，18)学习小组探究了铜的氧化过程及铜的氧化物的组成。回答下列问题：(1)铜与浓硝酸反应的装置如下图，仪器A的名称为____________，装置B的作用为________________________________________________________________________。(2)铜与过量H2O2反应的探究如下：实验②中Cu溶解的离子方程式为______；产生的气体为__________。比较实验①和②，从氧化还原角度说明H＋的作用是______________。(3)用足量NaOH处理实验②新制的溶液得到沉淀X，元素分析表明X为铜的氧化物，提纯干燥后的X在惰性氛围下加热，mgX完全分解为ng黑色氧化物Y，eq\f(n,m)＝eq\f(5,6)。X的化学式为________________。(4)取含X粗品0.0500g(杂质不参加反应)与过量的酸性KI完全反应后，调节溶液至弱酸性。以淀粉为指示剂，用0.1000mol·L－1Na2S2O3标准溶液滴定，滴定终点时消耗Na2S2O3标准溶液15.00mL。(已知：2Cu2＋＋4I－===2CuI↓＋I2，I2＋2S2Oeq\o\al(2－,3)===2I－＋S4Oeq\o\al(2－,6))标志滴定终点的现象是________________________________________________________________________，粗品中X的相对含量为________________。答案 (1)具支试管 防倒吸 (2)Cu＋H2O2＋2H＋===Cu2＋＋2H2O O2 增强H2O2的氧化性 (3)CuO2 (4)滴入最后半滴Na2S2O3标准溶液时，溶液蓝色褪色，且半分钟内不恢复原来的颜色 96%解析 (1)由图可知，仪器A的名称为具支试管；铜和浓硝酸反应生成硝酸铜、二氧化氮和水，其中二氧化氮易溶于水，需要防倒吸，则装置B的作用为防倒吸。(2)根据实验现象，铜片溶解，溶液变蓝，可知在酸性条件下铜和过氧化氢发生反应，生成硫酸铜，离子方程式为Cu＋H2O2＋2H＋===Cu2＋＋2H2O；铜离子可以催化过氧化氢分解生成氧气，则产生的气体为O2。(3)X为铜的氧化物，设X的化学式为CuOx，其在惰性氛围下分解生成黑色氧化物(CuO)，则：CuOxeq\o(=====,\s\up7(△))CuO＋eq\f(x－1,2)O2↑64＋16x 80m n则eq\f(64＋16x,m)＝eq\f(80,n)，又eq\f(n,m)＝eq\f(5,6)，解得x＝2，则X的化学式为CuO2。(4)滴定结束的时候，单质碘消耗完，则标志滴定终点的现象是溶液蓝色褪去，且半分钟内不恢复原来的颜色；在CuO2中铜为＋2价，氧为－1价，根据2CuO2＋8I－＋8H＋===2CuI＋3I2＋4H2O，I2＋2S2Oeq\o\al(2－,3)===2I－＋S4Oeq\o\al(2－,6)，可以得到关系式：2CuO2～3I2～6S2Oeq\o\al(2－,3)，则n(CuO2)＝eq\f(1,3)×0.1000mol·L－1×0.015L＝0.0005mol，粗品中X的相对含量为eq\f(0.0005×96g,0.0500g)×100%＝96%。1．沉淀法常见设问角度(1)沉淀剂的选择：生成的沉淀摩尔质量大，溶解度小。(2)判断沉淀完全的方法，沉淀洗涤的方法以及检验沉淀是否洗涤干净(详见热点题空6有关物质分离操作的精准解答的核心精讲)。(3)沉淀的干燥方法：低温烘干，在干燥器中冷却。(4)计算(5)误差分析①沉淀未洗涤干净：沉淀质量变大。②沉淀在空气中冷却：沉淀在空气中吸水，质量变大。③干燥温度过高：沉淀部分分解，质量变小。2．吸气法常见设问角度(1)气体吸收剂的选择气体吸收剂H2O(g)浓硫酸、碱石灰、无水氯化钙等干燥剂CO2碱石灰、NaOH溶液等SO2碱石灰、NaOH溶液、高锰酸钾溶液等O2灼热的铜粉NH3稀硫酸等(2)典型的测量装置及作用①装置②作用仪器作用A吸收空气中的二氧化碳B反应发生装置C吸收反应产生的水蒸气D吸收反应产生的二氧化碳E防止空气中的水蒸气和二氧化碳进入D中，干扰实验3.量气法测定(1)常见的量气装置(2)量气管的读数4．热重法测定(1)注意事项①加热固体样品用玻璃棒轻轻搅拌的目的是使样品受热均匀，防止受热不均匀而引起固体飞溅，溅出坩埚。②分解产物要在干燥器中冷却，而不能在空气中冷却，是防止分解产物吸收空气中的水分。③称量数据：称坩埚质量m，称坩埚和固体样品总质量m1，称坩埚和分解产物总质量m2。(2)判断完全分解的方法：连续两次称量的质量相差不超过0.1g。(3)计算数据①m(固体样品)＝m1－m②m(分解产物)＝m2－m③Δm＝m1－m2(4)误差分析①加热不均匀，有固体溅出坩埚：m2变小，Δm偏大。②在空气冷却分解产物：m2变大，Δm偏小。5．滴定法测定(详见热点题空20滴定操作与滴定计算)1．(2023·湖南校联考二模)铜盐主要用于杀菌消毒和驱虫。实验室采用滴定法测定硫酸铜样品中铜的含量。实验步骤如下：Ⅰ.铜盐的溶解：准确称取硫酸铜样品0.5g于碘量瓶中，加入1mol·L－1H2SO4溶液和30mLH2O使之溶解。Ⅱ.滴定：向上述碘量瓶中加入5mL20%KI溶液，立即用0.1mol·L－1Na2S2O3标准溶液滴定至浅黄色。然后加入1mL淀粉溶液，继续滴定溶液呈浅蓝色。再加入5mL10%KSCN溶液，摇匀后溶液蓝色转深，再继续滴定到终点，消耗Na2S2O3标准溶液的体积为VmL。回答下列问题：(1)利用浓硫酸配制250mL1mol·L－1H2SO4溶液需要的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、250mL容量瓶、______________。下列关于容量瓶的操作，正确的是________(填字母)。(2)溶解硫酸铜加入硫酸的目的是_________________________________________________；不能将硫酸换为盐酸的理由是___________________________________________________。(3)已知滴定过程加入5mL20%KI溶液，有白色沉淀(CuI)生成，发生反应的离子方程式为__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)已知I2＋I－Ieq\o\al(－,3)，CuI容易吸附Ieq\o\al(－,3)，加入KSCN溶液的目的是将CuI转化为CuSCN沉淀并释放吸附的Ieq\o\al(－,3)，如不加KSCN溶液，则测量结果________(填“偏大”“偏小”或“不变”)。(5)滴定终点的现象是__________________________________________________________；则硫酸铜样品中铜的含量为________%(已知I2＋2S2Oeq\o\al(2－,3)===2I－＋S4Oeq\o\al(2－,6))。答案 (1)量筒、胶头滴管 C(2)抑制Cu2＋水解 Cu2＋易与Cl－形成[CuCl4]2－，影响实验结果(3)2C