2025届高考化学一轮复习 课件 微专题4　物质含量及滴定计算

微专题4　物质含量及滴定计算 高考怎么考 高考考什么 命题角度一 热重分析法及应用 命题角度二 物质含量及滴定计算 高考精准练 1 高考怎么考 1. [2022•全国乙卷] 化合物(YW4X5Z8·4W2Z)可用于电讯器材、高级玻璃的制造。W、X、Y、Z为短周期元素,原子序数依次增加,且加和为21,YZ2分子的总电子数为奇数,常温下为气体。该化合物的热重曲线如图所示,在200 ℃以下热分解时无刺激性气体逸出。下列叙述正确的是(　 ) A.W、X、Y、Z的单质常温下均为气体 B.最高价氧化物的水化物的酸性:Y<X C.100~200 ℃阶段热分解失去4个W2Z D.500 ℃热分解后生成固体化合物X2Z3 D 　　　 高考怎么考 [解析]化合物(YW4X5Z8·4W2Z)可用于电讯器材、高级玻璃的制造。W、X、Y、Z为短周期元素,原子序数依次增加,且加和为21。该化合物的热重曲线如图所示,在200 ℃以下热分解时无刺激性气体逸出,则说明失去的是水,即W为H,Z为O,YZ2分子的总电子数为奇数,常温下为气体,则Y为N,原子序数依次增加,且加和为21,则X为B。 X(B)的单质常温下为固体,A错误; 根据非金属性越强,其最高价氧化物的水化物酸性越强,则最高价氧化物的水化物酸性:X(H3BO3)<Y(HNO3),B错误; 高考怎么考 根据前面已知200 ℃以下热分解时无刺激性气体逸出,则说明失去的是水,若100~200 ℃阶段热分解失去4个H2O,则质量保留百分数为×100%≈73.6%,则说明不是失去4个H2O,C错误; 化合物(NH4B5O8·4H2O)在500 ℃热分解后若生成固体化合物X2Z3(B2O3),根据硼元素守恒,则得到关系式2NH4B5O8·4H2O~5B2O3,则固体化合物B2O3质量保留百分数为×100%≈64.1%,说明假设正确,D正确。 高考怎么考 2. [2023•湖北卷节选] 取含CuO2粗品0.050 0 g(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0.100 0 mol·L-1 Na2S2O3标准溶液滴定,滴定终点时消耗Na2S2O3标准溶液15.00 mL(已知:2Cu2++4I- = 2CuI↓+I2,I2+2S2= 2I-+S4)。标志滴定终点的现象是__________________ ___________________________________, 粗品中CuO2的相对含量为　　　。  溶液蓝色消失,且半分钟内不恢复原来的颜色　 [解析]滴定终点时,单质碘消耗完,则标志滴定终点的现象是溶液蓝色消失,且半分钟内不恢复原来的颜色; 在CuO2中铜元素为+2价,氧元素为-1价,根据2CuO2+8I-+8H+ =2CuI+3I2+4H2O, I2+2S2= 2I-+S4,可以得到关系式:2CuO2~3I2~6S2,则n(CuO2)=× 0.100 0 mol·L-1×0.015 L=5×10-4 mol,粗品中CuO2的相对含量为×100%=96%。 96%　　　 命题角度一 热重分析法及应用 整合要点·夯实必备 高考考什么 1. 热重分析法的原理 使待测样品处于一定的温度程序(升/降/恒温)控制下,观察样品的质量随温度或时间的变化过程,获取失重比例、失重温度(起始点、峰值、终止点……)以及分解残留量等相关信息,进行分析计算,确定剩余物质的成分。 2. “热重曲线”(TG曲线)是指使用热天平记录的热分析曲线,纵坐标为试样质量或残留率,横坐标为温度或时间。通过对热重曲线的分析,我们可以知道样品及其可能产生的中间产物的组成、热稳定性、分解情况及生成的产物等与质量相联系的信息。 整合要点·夯实必备 高考考什么 (1)图中T1为起始温度, T5为终止温度。对于含有结晶水的某固体M·xH2O热分解反应的过程一般主要有两个变化阶段:T1→T2为固体失去结晶水的过程;T3→T4为M固体分解的过程(分析时应关注具体图像和数据变化,也有可能发生结晶水分步失去或M固体分解生成多种物质的情况)。 (2)M固体可能为盐或氧化物,随着温度的升高,继续分解可能失去一些挥发性的物质,如NH3、CO2、CO等气体,而金属一般以化合态残留在最终产物中。 探究典例·提升能力 高考考什么 例1 [2023•湖南长郡中学模拟] 8.34 g FeSO4·7H2O(摩尔质量为278 g·mol-1)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,下列说法正确的是 (　 ) A.温度为78 ℃时固体物质M的化学式为FeSO4·5H2O B.取适量380 ℃时所得的样品P,隔绝空气加热至 650 ℃,得到一种固体物质Q,同时有两种无色气体 生成,Q的化学式为Fe3O4 C.在隔绝空气条件下,N得到P的化学方程式为FeSO4·H2O FeSO4+H2O D.温度为159 ℃时固体N的化学式为FeSO4·2H2O C　 探究典例·提升能力 高考考什么 [解析]温度为78 ℃时,固体质量为6.72 g,其中m(FeSO4)=×152 g·mol-1= 0.03 mol×152 g·mol-1=4.56 g,m(H2O)=6.72 g-4.56 g=2.16 g,n(H2O)=2.16 g÷ 18 g·mol-1=0.12 mol,则n(H2O)∶n(FeSO4)=0.12 mol∶0.03 mol=4∶1,则化学式为FeSO4·4H2O,A错误; 加热至650 ℃时,固体的质量为2.40 g,其中n(Fe)= n(FeSO4·7H2O)=0.03 mol, m(Fe)=0.03 mol×56 g·mol-1=1.68 g,则固体中 m(O)=2.40 g-1.68 g=0.72 g,n(O)=0.72 g÷16 g·mol-1=0.045 mol,则n(Fe)∶n(O)= 0.03 mol∶0.045 mol=2∶3,则固体物质Q的化学式为Fe2O3,B错误; 探究典例·提升能力 高考考什么 固体N的质量为5.10 g,其中m(FeSO4)=0.03 mol×152 g·mol-1=4.56 g,m(H2O)= 5.10 g-4.56 g=0.54 g,n(H2O)==0.03 mol,则n(H2O)∶n(FeSO4)=0.03 mol∶ 0.03 mol=1∶1,则N的化学式为FeSO4·H2O,P的化学式为FeSO4,则在隔绝空气条件下由N得到P的化学方程式为FeSO4·H2O FeSO4+H2O,C正确; 温度为159 ℃时,由C项可知N的化学式为FeSO4·H2O,D错误。 探究典例·提升能力 高考考什么 【思维建模】 解答热重曲线及分析类题的方法 分析图像,明确坐标含义 　分析失重图像,横坐标一般是分解的温度,纵坐标一般为剩余固体的质量或固体残留率 依据性质,猜测各段反应 　含结晶水的盐加热失重时一般先失去部分或全部结晶水,再失去非金属氧化物,失重最后一般为金属氧化物或金属,晶体中金属质量不减少,仍在残留固体中 整合数据, 验证猜测 结果 　根据纵坐标的数据变化或题目给定的数据,根据金属原子守恒,即可求出失重后物质的化学式,或者判断出发生的化学反应 迁移应用 CO2的资源化利用能有效减少CO2排放,充分利用碳资源。CaO可在较高温度下捕集CO2,在更高温度下将捕集的CO2释放利用。CaC2O4·H2O热分解可制备CaO,CaC2O4·H2O加热升温过程中固体的质量变化如图所示。 (1)写出400~600 ℃范围内分解反应的化学方程式:  　 。   CaC2O4 CaCO3+CO↑ [解析] CaC2O4·H2O的摩尔质量为146 g·mol-1,CaC2O4的摩尔质量为128 g·mol-1,CaCO3的摩尔质量为100 g·mol-1。分析图像,200 ℃时,的值由变为,发生的反应为CaC2O4·H2O失去结晶水生成CaC2O4。在400~600 ℃时,的值又由变为,发生的反应为CaC2O4分解产生CO气体和CaCO3。 探究典例·提升能力 高考考什么 (2)与CaCO3热分解制备的CaO相比,CaC2O4·H2O热分解制备的CaO具有更好的CO2捕集性能,其原因是________________________________________________________。  CaC2O4·H2O热分解放出更多的气体,制得的CaO更加疏松多孔 [解析] CaC2O4·H2O分解产生更多的气体,导致制得的CaO更加疏松多孔,接触面积更大,捕集性能更好。 探究典例·提升能力 高考考什么 命题角度二 物质含量及滴定计算 整合要点·夯实必备 高考考什么 1. 滴定计算中的关系式法 (1)“关系式法”表示两种或多种物质之间“物质的量”关系的一种简化式子。在多步反应中,可以将最初反应物与最终生成物之间的“物质的量”关系表示出来,把多步计算简化成一步计算。 (2)确定“关系式”的依据 ①依据多个反应方程式,根据某物质(或元素)确定关系式; ②根据守恒关系(如原子守恒、得失电子守恒等)确定关系式。 整合要点·夯实必备 高考考什么 2. 滴定计算中的守恒法 (1)所谓“守恒”就是物质在发生“变化”或两物质在发生“相互作用”的过程中某些物理量的总量保持“不变”,利用不变量建立关系式,简化分析过程、快速求解。 (2)得失电子守恒:滴定法测定物质含量时,多步连续氧化还原反应可以通过得失电子守恒建立关系式,并进行相关计算。 探究典例·提升能力 高考考什么 例2 [2022•重庆卷节选] 电子印制工业产生的某退锡废液含硝酸、锡化合物及少量Fe3+和Cu2+等,对其处理的流程如图。 Na2SnO3产品中锡含量的测定 称取产品1.500 g,用大量盐酸溶解,在CO2 保护下,先用Al片将Sn4+还原为Sn2+,再用 0.100 0 mol·L-1KIO3标准溶液滴定,以淀粉作 指示剂,滴定过程中I被还原为I-,终点时消耗KIO3溶液20.00 mL。 (1)终点时的现象为___________________________________________________ ____________,产生I2的离子反应方程式为　　　　 　　　　　　　。    加入最后半滴KIO3标准溶液,溶液由无色变为蓝色,且半分钟内不褪色　 I+5I-+6H+ =3I2+3H2O 探究典例·提升能力 高考考什么 [解析]由题意可知,碘酸钾与Sn2+反应生成I-,当Sn2+消耗完后,I-和I在酸性条件下发生归中反应生成I2,I2遇淀粉变蓝,则终点时的现象为加入最后半滴碘酸钾标准溶液,溶液由无色变为蓝色,且半分钟内不褪色。反应生成碘的离子方程式为I+ 5I-+6H+ =3I2+3H2O。 探究典例·提升能力 高考考什么 (2)产品中Sn的质量分数为　　　　%。  47.6 [解析] 由得失电子数目守恒可知,滴定消耗20.00 mL 0.100 0 mol·L-1碘酸钾溶液,则1.500 g产品中锡元素的质量分数为× 100%=47.6%。 探究典例·提升能力 高考考什么 【思维建模】基于“关系式法”,利用“四步法”进行滴定计算 迁移应用1 为测定V2O5产品的纯度,某同学准确称取V2O5产品2.000 g,加入足量稀硫酸使其完全反应,生成(VO2)2SO4,并配成250 mL溶液。取25.00 mL溶液用0.100 0 mol·L-1的H2C2O4标准溶液滴定,滴定到终点时消耗标准液10.00 mL。 (1)已知滴定过程中H2C2O4被氧化为CO2,V(黄色)被还原为VO2+(蓝色),该反应的离子方程式为 　 。 (2)该产品的纯度为　　　　。    2V+H2C2O4+2H+ =2VO2++2CO2↑+2H2O　 [解析](1)样品加足量稀硫酸溶解生成(VO2)2SO4,滴定过程中H2C2O4被氧化为CO2, V被还原为VO2+,结合守恒规律写出离子方程式:2V+H2C2O4+2H+ =2VO2++ 2CO2↑+2H2O。 探究典例·提升能力 高考考什么 迁移应用1 为测定V2O5产品的纯度,某同学准确称取V2O5产品2.000 g,加入足量稀硫酸使其完全反应,生成(VO2)2SO4,并配成250 mL溶液。取25.00 mL溶液用0.100 0 mol·L-1的H2C2O4标准溶液滴定,滴定到终点时消耗标准液10.00 mL。 (1)已知滴定过程中H2C2O4被氧化为CO2,V(黄色)被还原为VO2+(蓝色),该反应的离子方程式为 　 。  (2)该产品的纯度为　　　　。  2V+H2C2O4+2H+ =2VO2++2CO2↑+2H2O　 [解析](2)据滴定反应可得:n(V)=2n(H2C2O4)=2×0.01 L×0.100 0 mol·L-1=2×10-3 mol,则250 mL样品溶液中n(V)=2×10-3 mol×=0.02 mol。据V元素守恒可得n(V2O5)=0.01 mol,其质量为0.01 mol×182 g·mol-1=1.820 g,故产品的纯度为×100%=91.00%。 探究典例·提升能力 高考考什么 91.00% 迁移应用2 测定三草酸合铁酸钾{K3[Fe(C2O4)3]·3H2O}中铁的含量。 (1)称量m g样品于锥形瓶中,溶解后加稀H2SO4酸化,用c mol·L-1 KMnO4溶液滴定至终点。滴定终点的现象是　 。  (2)向上述溶液中加入过量锌粉至反应完全后,过滤、洗涤,将滤液及洗涤液全部收集到锥形瓶中。加稀H2SO4酸化,用c mol·L-1 KMnO4溶液滴定至终点,消耗KMnO4溶液V mL。该晶体中铁的质量分数的表达式为　 。 粉红色出现　 [解析] (1)KMnO4溶液与C2发生氧化还原反应,Mn被还原为Mn2+,达到滴定终点时,溶液出现粉红色。 探究典例·提升能力 高考考什么 迁移应用2 测定三草酸合铁酸钾{K3[Fe(C2O4)3]·3H2O}中铁的含量。 (1)称量m g样品于锥形瓶中,溶解后加稀H2SO4酸化,用c mol·L-1 KMnO4溶液滴定至终点。滴定终点的现象是　 。  (2)向上述溶液中加入过量锌粉至反应完全后,过滤、洗涤,将滤液及洗涤液全部收集到锥形瓶中。加稀H2SO4酸化,用c mol·L-1 KMnO4溶液滴定至终点,消耗KMnO4溶液V mL。该晶体中铁的质量分数的表达式为　 。 粉红色出现　 [解析] (2)Zn将Fe3+还原为Fe2+,酸性KMnO4溶液将Fe2+氧化为Fe3+,据得失电子守恒可得关系式:5Fe3+~5Fe2+~Mn,则有n(Fe3+)=5n(Mn)=5cV×10-3 mol, m(Fe3+)=56×5cV×10-3 g,故该晶体中铁的质量分数的表达式为× 100%=%。 探究典例·提升能力 高考考什么 % 1. [2023•山东泰安三模] 《本草备要》记载了化合物YWZ4·5X2Z具有治喉痹、咳逆、敛疮毒等功效。W、X、Y、Z是元素周期表中前四周期元素,其中X、Z、W为短周期元素,原子序数依次增加,Y、X最外层电子数相同且质子数均为奇数,W、Z位于同一主族,Z的成对电子数与未成对电子数之比为3∶1,X2Z和生命活动密切相关。0.80 g YWZ4·5X2Z热重曲线如图所示。下列说法正确的是 (　 ) A.W、Y、Z、X的单质熔点最高的是W B.210 ℃时固体物质的化学式为YWZ4·2X2Z C.将258 ℃的固体产物用稀硫酸溶解,经浓缩、 冷却,会析出YWZ4 D.0.1 mol·L-1的YWZ4溶液中通入过量的X2W,会产生沉淀 D　　　 高考精准练 24 [解析] W、X、Y、Z是元素周期表中前四周期元素,其中X、Z、W为短周期元素,原子序数依次增加,Y、X最外层电子数相同且质子数均为奇数,W、Z位于同一主族,Z的成对电子数与未成对电子数之比为3∶1,X2Z和生命活动密切相关,因此X是H,Z是O,则W是S。根据化学式YWZ4·5X2Z可知其中Y元素显+2价,且Y为第四周期元素,则Y是Cu。0.8 g胆矾的物质的量是0.003 2 mol,其中结晶水的质量是0.003 2 mol×5× 18 g·mol-1=0.288 g,根据图像可知加热到102 ℃时质量减少0.8 g-0.68 g=0.12 g,即剩余结晶水的质量是0.288 g-0.12 g=0.168 g,其物质的量为≈0.009 3 mol,则其化学式为CuSO4·3H2O。 高考精准练 25 加热到113 ℃时质量减少0.8 g-0.57 g=0.23 g,即剩余结晶水的质量是0.288 g-0.23 g= 0.058 g,物质的量是≈0.003 2 mol,则其化学式为CuSO4·H2O。加热到258 ℃时质量减少0.8 g-0.51 g=0.29 g,说明此时结晶水完全失去,则其化学式为CuSO4。 S、Cu、O、H的单质熔点最高的是金属单质铜,A错误; 根据以上分析可知,210 ℃时固体物质的化学式为CuSO4·H2O,B错误; 将258 ℃的固体产物用稀硫酸溶解,经浓缩、冷却,会析出带有结晶水的硫酸铜,得不到无水硫酸铜,C错误; 0.1 mol·L-1的硫酸铜溶液中通入过量的硫化氢, 会产生硫化铜沉淀,同时生成硫酸,D正确。 高考精准练 26 2. [2021•全国甲卷节选] 胆矾(CuSO4·5H2O)易溶于水,难溶于乙醇。某小组用工业废铜焙烧得到的CuO(杂质为氧化铁及泥沙)为原料与稀硫酸反应制备胆矾,并测定其结晶水的含量。 (1)结晶水测定:称量干燥坩埚的质量为m1,加入胆矾后总质量为m2,将坩埚加热至胆矾全部变为白色,置于干燥器中冷至室温后称量,重复上述操作,最终总质量恒定为m3。根据实验数据,胆矾分子中结晶水的个数为　　　　　　　　(写表达式)。  [解析] (1)称量干燥坩埚的质量为m1,加入胆矾后总质量为m2,将坩埚加热至胆矾全部变为白色,置于干燥器中冷至室温后称量,重复上述操作,最终总质量恒定为m3,则水的质量是m2-m3,所以胆矾(CuSO4·nH2O)中n值的表达式为∶=n∶1,解得n=。 高考精准练 27  (2)下列操作中,会导致结晶水数目测定值偏高的是　　　　　　(填标号)。  ①胆矾未充分干燥 ②坩埚未置于干燥器中冷却 ③加热时有少量胆矾迸溅出来 [解析] (2)胆矾未充分干燥,则所测m2偏大,根据n=可知,最终会导致结晶水数目测定值偏高,①符合题意; 坩埚未置于干燥器中冷却,部分白色硫酸铜会与空气中的水蒸气结合重新生成胆矾,导致所测m3偏大,根据n=可知,最终会导致结晶水数目测定值偏低,②不符合题意; 加热胆矾晶体时有少量晶体从坩埚中溅出,会使m3数值偏小,根据n=可知,最终会导致结晶水数目测定值偏高,③符合题意; 综上所述,①③符合题意。 高考精准练 ①③　　　 28 3. [2023•山东烟台一模] KMnO4的纯度分析: 准确称取2.00 g KMnO4产品溶于水,配成100.00 mL溶液。用移液管取25.00 mL 0.2 mol·L-1的H2C2O4溶液于锥形瓶中,并加入2 mL稀硫酸。用上述KMnO4溶液滴定H2C2O4溶液,重复操作3次,消耗KMnO4溶液的体积平均为20.00 mL。 (1)滴定终点的现象是___________________________________________________ ________________________ 。  加入最后半滴标准液后,溶液由无色变为粉红色,且30 s内不恢复原色　　　 [解析] (1)滴定反应为2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO4 =10CO2↑+2MnSO4+K2SO4+8H2O,高锰酸钾溶液为紫红色,故滴定终点的现象是加入最后半滴标准液后,溶液由无色变为粉红色且30 s内不恢复原色。 高考精准练 29 (2)计算可得产品中KMnO4的纯度是　　 　,下列情况会导致KMnO4纯度测定值偏小的是　　　　(填标号)。  A.产品含少量K2MnO4 B.酸式滴定管滴定后有气泡 C.酸式滴定管没有润洗 D.滴定接近终点时用少量蒸馏水冲洗锥形瓶内壁 [解析] (2)根据滴定反应可得:n(KMnO4)=n(H2C2O4)=×0.2 mol·L-1×25×10-3 L× =0.01 mol,则有m(KMnO4)=0.01 mol×158 g·mol-1=1.58 g,故产品中KMnO4的纯度为×100%=79.0%。 高考精准练 79.0%　 30 (2)计算可得产品中KMnO4的纯度是　　 　,下列情况会导致KMnO4纯度测定值偏小的是　　　　(填标号)。  A.产品含少量K2MnO4 B.酸式滴定管滴定后有气泡 C.酸式滴定管没有润洗 D.滴定接近终点时用少量蒸馏水冲洗锥形瓶内壁 [解析] 产品含少量K2MnO4,锰酸钾也能与草酸反应:Mn+2H2C2O4+4H+ =Mn2++ 4CO2↑+4H2O,导致KMnO4溶液用量增加,使得测定结果偏小,A正确; 酸式滴定管滴定后有气泡,导致KMnO4溶液读数偏小,使得测定结果偏大,B错误; 酸式滴定管没有润洗,使得KMnO4溶液用量增大,使得测定结果偏小,C正确; 滴定接近终点时用少量蒸馏水冲洗锥形瓶内壁,不影响KMnO4溶液用量,不影响测定结果,D错误。 高考精准练 79.0%　 　AC　 31 $$