14 第一篇 板块五 大题题型四 化学实验综合题（教师用书Word版）-【高考快车道】2026年高考化学大二轮专题复习与策略（江苏专版）

大题题型四　化学实验综合题 (1)试题背景：资源、能源和环境等与可持续发展密切相关的问题；材料性质与性能探究，材料开发与生产，以及新型材料设计问题；食物成分的检测、食品加工过程探究、天然药物提取、药物成分检验、药物设计与合成，以及化妆品等日用化学品的制备等。 (2)涉及知识：物质的检验、分离、提纯和溶液配制，物质的制备，化学实验方案设计和评价，化学实验的定性分析和定量分析，实验探究和化学计算等。　 　 化学实验综合试题是各地高考试题必考题型。命题类型有无机物的制备与性质探究，定量测定实验探究，有机物的制备与分离提纯探究等。此类试题难度往往较大。主要以化学实验基础知识、元素及其化合物性质为载体，考查实验仪器的使用、实验基本操作、物质的分离提纯和检验方法、实验方案的设计与评价、实验条件的控制、实验数据的分析处理等。 以无机物制备为主题的综合实验探究 1．仪器的选择与连接 (1)气体制备实验的连接顺序 (2)易水解或潮解的物质制备模型 (3)易被氧化的物质制备模型 2．实验装置中仪器或试剂的作用类答题规范 回答装置中仪器和试剂的用途时，一般包括直接作用和根本目的两部分内容，根据各部分装置的用途不同，可采用下列格式回答： ①发生装置　生成……　产生……　制取…… ②除杂装置　除去(吸收)……防止……干扰(影响)；除去……中的杂质，以免影响测量结果 ③性质实验装置　与……反应　验证……说明……(收集装置)　比较……检验…… ④尾气吸收装置　吸收……防止……的污染(影响) 1．亚硝酰氯(NOCl)是有机合成中的重要试剂，熔点为－64.5 ℃，沸点为－5.5 ℃，气态时呈黄色，液态时呈红褐色，NOCl遇水易分解生成一种氢化物和两种氮的常见氧化物。NOCl可由NO与干燥纯净的Cl2在常温常压下反应得到，相关实验装置如图所示。 回答下列问题： (1)装置导管口的连接顺序为a→______________→h，实验时先打开分液漏斗活塞滴入稀硝酸，当观察到装置F中________________(填实验现象)时，开始向装置F中通入干燥纯净的Cl2。 (2)装置D的作用：通过观察气泡来判断气体流速、________________、________________。 [解析]　装置A中铜与稀硝酸发生反应生成NO，用于制备NO；由于硝酸具有挥发性，且装置A蒸馏烧瓶上部含有空气，产生的NO会部分被氧化为NO2，则装置B用于除去NO气体中的硝酸蒸气及NO2杂质；由于NOCl遇水易分解，则装置D用浓硫酸干燥NO气体；装置F中NO与干燥纯净的Cl2在冰水浴中合成NOCl，为防止NOCl遇水分解，应连接装置C用于吸收水蒸气；最后连接装置E用于处理尾气NO。(1)根据上述分析可知，装置的连接顺序为ABDFCE，则装置导管口的连接顺序为a→b→c→f→g→j→i→d→e→h。NO是无色气体，而NO与O2反应生成的NO2是红棕色气体，因此实验时先打开分液漏斗活塞滴入稀硝酸，当观察到装置F中红棕色完全消失，说明装置F中充满了无色的NO气体，此时开始向装置F中通入干燥纯净的Cl2。(2)装置D还有干燥NO气体，平衡压强，避免装置中压强过大的作用。 [答案]　(1)b→c→f→g→j→i→d→e　红棕色完全消失 (2)平衡压强，避免压强过大　干燥NO气体 2．(2025·无锡一模)实验室制备CrCl3的装置如图所示(夹持装置略)，CrCl3易潮解、易升华，高温下易被氧气氧化。已知：Cr3+能被Na2O2氧化为。 回答下列问题： (1)装置B中发生反应的化学方程式为____________________________________ _____________________________________________________________________； 实验操作的正确顺序为：连接装置检查装置气密性，装入药品；________(填字母)。 a．加热反应管继续升温至650 ℃，直至装置B中反应完全，停止加热装置B b．关闭K1、K3，打开K2，水浴A保持在70～80 ℃ c．停止加热装置A，打开K1、K3，关闭K2，继续通N2至E中无液滴滴下 d．停止通入冷凝水 e．打开K1、K2、K3，通入N2并通入冷凝水 f．加热管式炉的反应管至400 ℃ (2)仪器D的名称为________；D、E作用为________；COCl2气体有毒，遇水产生两种酸性气体，装置F中发生反应的化学方程式为______________________ _____________________________________________________________________； 图示装置存在的缺陷是_________________________________________________ _____________________________________________________________________。 (3)称取m g样品配成250 mL溶液。移取25.00 mL于250 mL碘量瓶中，加入n g Na2O2(足量)充分反应，加热煮沸，冷却后加入硫酸溶液和足量KI溶液，加入少量淀粉溶液，用c mol ·L-1 Na2S2O3标准溶液滴定至终点，消耗标准液体积V mL。(已知：杂质不反应；2Na2S2O3＋I2===Na2S4O6＋2NaI) ①该样品中CrCl3的质量分数为________(用含m、c、V的代数式表示)。 ②若滴定达终点时发现滴定管尖嘴内有气泡生成，则测定结果________(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。 [解析]　三氯化铬易潮解，高温下易被氧化，因此反应前需要除去装置内的空气，先通入氮气，氮气通过浓硫酸干燥后通入装置A中，除去装置中原有的空气，随后加热装置A使四氯化碳气化进入装置B中，在加热条件下CCl4与Cr2O3反应生成CrCl3，未反应的四氯化碳经过冷凝后收集，生成的COCl2被NaOH溶液吸收。(1)在装置B中发生反应的化学方程式为Cr2O3＋3CCl42CrCl3＋3COCl2。反应时，应先将装置内空气排出，之后对其进行预加热，再将K1，K3关闭，对圆底烧瓶进行水浴加热，使CCl4蒸气从K2进入反应装置。同时对硬质玻璃管继续加热，使反应进行。待B中反应结束后，停止加热，为将产物全部排出，开始继续通入氮气。综上所述，其顺序为：efbacd。(2)仪器D为直形冷凝管，装置D、E的作用是为了冷凝并收集未反应完的CCl4。根据上述分析可知，COCl2与水反应得到的酸性气体为CO2和HCl，故其与氢氧化钠溶液反应的化学方程式为＋2NaCl＋2H2O。由于B、C之间的导管较小，故气流可能会将Cr2O3粉末带入导管内，导致其堵塞。而且CrCl3易潮解，故E、F间需要加一个干燥装置。故整体缺陷为B、C之间导管易造成堵塞；E、F之间无干燥装置。(3)①整个反应的过程为，先让足量的过氧化钠和三氯化铬反应，离子方程式为＋6Na＋＋2H2O。再让碘化钾去还原生成的，再用硫代硫酸钠滴定生成的碘单质。其数量关系为：～ 3I2～6Na2S2O3。故有：n(Cr3+)＝n(Na2S2O3)＝×cV×10-3 mol，因只取了25 mL的样品溶液，故总共的n(Cr3+)＝cV×10-2 mol。样品的质量分数为×100%＝%。②若滴定达终点时发现滴定管尖嘴内有气泡生成，则滴定终点读取的标准液体积偏小，则测定结果偏小。 [答案]　(1)Cr2O3＋3CCl42CrCl3＋3COCl2　efbacd　(2)直形冷凝管　冷凝并收集未反应完的CCl4　COCl2＋4NaOH===Na2CO3＋2NaCl＋2H2O　B、C之间导管易造成堵塞；E、F之间无干燥装置　(3)①%　②偏小 以有机物制备为主题的综合实验探究 1．有机物制备中的常考点 (1)有机物易挥发，制备反应中通常采用冷凝回流装置，以提高原料的利用率和产物的产率。 (2)有机反应通常都是可逆反应，且易发生副反应，通常使廉价反应物过量，以提高另一反应物的转化率和产物的产率，同时控制反应条件，以减少副反应的发生。 (3)X浴加热 ①优点：均匀受热，在一定温度下加热 ②类型 2．有机物分离提纯的三种方法 (1)萃取分液 ①萃取 ②分液：适用于两种互不相溶的液体混合物分离。 ③主要仪器：分液漏斗。 (2)蒸馏 ①原理：互溶的两液体，根据沸点的不同，将两液体分离。 其变化过程为液体蒸气液体。 ②主要玻璃仪器：酒精灯、蒸馏烧瓶、温度计、冷凝管、牛角管、锥形瓶。 (3)重结晶 ①原理 重结晶是将晶体用溶剂(如蒸馏水)溶解，经过滤、蒸发、冷却等步骤后再次使之析出，以得到更加纯净的晶体的方法。 ②适用条件——常用于提纯固态化合物 a．杂质在所选溶剂中溶解度很小(使杂质析出)或很大(使杂质留在母液中)，易于除去。 b．被提纯的物质在所选溶剂中的溶解度受温度影响较大，升温时溶解度增大，降温时溶解度减小，冷却后易结晶析出。 3．有机物制备实验思维模型 1．实验室制备硝基苯的反应原理为＋HO—NO2＋H2O　ΔH<0，其实验装置如图所示。存在的主要副反应是在温度稍高的情况下会生成间二硝基苯。有关物质的性质如表所示： 物质 熔点/℃ 沸点/℃ 密度/(g·cm-3) 溶解性 苯 5.5 80.1 0.88 不溶于水 硝基苯 5.7 210.9 1.204 几乎不溶于水 间二硝基苯 86 301 1.57 微溶于水 浓硝酸 83 1.4 易溶于水 浓硫酸 338 1.84 易溶于水 实验步骤：①在100 mL烧杯中，用20 mL浓硫酸与18 mL浓硝酸配制混合酸，将混合酸小心加入仪器B中；②将18 mL苯加入仪器A中；③在室温下，向苯中逐滴加入混合酸，边滴边搅拌，使反应物混合均匀。在50～60 ℃下发生反应，直至反应结束；④将反应液冷却至室温后倒入分液漏斗中，依次用少量水、5% NaOH溶液、水洗涤并分液；⑤向分出的产物中加入无水CaCl2颗粒，静置片刻，然后倒入蒸馏烧瓶，弃去CaCl2，进行蒸馏纯化，收集205～210 ℃馏分，得到18 g纯硝基苯。 回答下列问题： (1)图中仪器C的作用是________。 (2)配制混合酸时，能否将浓硝酸加入浓硫酸中，________(填“能”或“不能”)，说明理由：___________________________________________________________ _____________________________________________________________________。 (3)为了使反应在50～60 ℃下进行，常用的方法是________。 反应结束并冷却至室温后仪器A中液体就是粗硝基苯，粗硝基苯呈黄色的原因可能是_______________________________________________________________ _____________________________________________________________________。 (4)在洗涤操作中，第二次水洗的作用是___________________________________ _____________________________________________________________________。 (5)在蒸馏纯化过程中，因硝基苯的沸点高于140 ℃，应选用空气冷凝管，不选用直形冷凝管的原因是_________________________________________________ _____________________________________________________________________。 (6)本实验所得到的硝基苯的产率是________(结果保留四位有效数字)。 [解析]　【明确反应原理】＋HO—NO2＋H2O。【熟知实验仪器装置】(1)根据题图可知，仪器C为球形冷凝管，其作用为冷凝回流。(2)浓硝酸与浓硫酸混合会放出大量的热，结合题表数据可得，浓硝酸的密度小于浓硫酸的密度，若将浓硝酸加入浓硫酸中，容易导致液体飞溅。(3)由题意知，该反应温度低于水的沸点，可以采用水浴加热。反应后仪器A中的粗硝基苯中溶有浓硝酸分解产生的NO2，可能是粗硝基苯呈黄色的原因。【设计分离提纯方案】(4)先用少量水洗涤除去浓硫酸和浓硝酸，再用5% NaOH溶液洗涤除去溶解的少量的酸，最后用水洗涤除去反应生成的钠盐以及未反应的NaOH。(5)硝基苯的沸点高于140 ℃，用空气冷凝与水冷凝效果几乎无差异，但直形冷凝管通水冷却时可能因温度差过大发生炸裂，所以选用空气冷凝管。【计算产品产率】(6)理论上18 mL苯完全反应生成硝基苯的质量为≈24.98 g，所以硝基苯的产率为×100%≈72.06%。 [答案]　(1)冷凝回流　(2)不能　容易导致液体飞溅　(3)水浴加热　溶有浓硝酸分解产生的NO2(或其他合理答案)　(4)洗去残留的NaOH及生成的钠盐　(5)防止直形冷凝管通水冷却时可能因温度差过大发生炸裂　(6)72.06% 2．糠酸(熔点为133 ℃，沸点为231 ℃，在热水中的溶解度较大，微溶于冷水)和糠醇(熔点为－29 ℃，沸点为171 ℃)均为重要的化工中间体，工业上可利用糠醛(沸点为161.7 ℃，易被氧化)发生歧化反应制取这两种物质(该反应为强放热反应)，实验装置如图所示，反应原理如下。 实验步骤： 步骤1　向三颈烧瓶中加入8.2 mL(约0.2 mol)新蒸馏的糠醛，通过仪器A向三颈烧瓶中缓慢滴加8 mL质量分数为33%的NaOH溶液。搅拌并保持反应温度为8～12 ℃，回流20 min，得到粗产品。 步骤2　将粗产品倒入盛有10 mL水的烧杯中，然后将液体转移至分液漏斗中，用乙醚萃取4次，分液得到水层和醚层。 步骤3　向水层中分批滴加质量分数为25%的盐酸，调至溶液的pH＝3，冷却、结晶、抽滤、冷水洗涤，得到糠酸粗品；向醚层中加入无水碳酸钾干燥，过滤除掉碳酸钾后，分离乙醚(沸点为34.6 ℃)和糠醇。 回答下列问题： (1)仪器A的名称为____________________________________________________。 与直形冷凝管相比，使用仪器B的优点是_________________________________ _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________。 (2)该反应必须严格控制反应温度为8～12 ℃，请写出实验中采用了哪些保障措施：__________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________。 (3)步骤3中分离乙醚和糠醇的实验操作是________。 (4)步骤3中用冷水洗涤的原因是________________________________________ _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________。 进一步将糠酸粗品提纯，应采用的方法是_________________________________ _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________。 (5)取1.120 g提纯后的糠酸样品，配成100 mL溶液，准确量取20.00 mL于锥形瓶中，加入几滴酚酞溶液，用0.080 0 mol·L-1 NaOH标准溶液滴定，平行滴定三次，平均消耗NaOH标准溶液24.80 mL。糠酸的纯度为________%。 [解析]　(5)存在关系式～NaOH，则 n()＝n(NaOH)＝0.080 0 mol·L-1×24.80×10-3 L＝1.984×10-3 mol，则糠酸的纯度为×100%＝99.2%。 [答案]　(1)恒压滴液漏斗　球形冷凝管的内管与冷凝水的接触面积更大，冷凝效果更好　(2)缓慢滴加NaOH溶液，使用冰水浴给反应装置降温　 (3)蒸馏　(4)减少产品因溶解而造成的损失　重结晶　(5)99.2 以物质性质为主题的综合实验探究 物质性质探究实验思维模型 1．(2025·广东卷)酸及盐在生活生产中应用广泛。 (1)甲苯氧化可生成苯甲酸。向盛有2 mL甲苯的试管中，加入几滴酸性KMnO4溶液，振荡，观察到体系颜色__________________________________________。 (2)某苯甲酸粗品含少量泥沙和氯化钠。用重结晶法提纯该粗品过程中，需要的操作及其顺序为：加热溶解、______________(填下列操作编号)。 a．冷却结晶　　　　　　 B．常温过滤 c．蒸馏　　　　　　　　 D．趁热过滤 (3)兴趣小组测定常温下苯甲酸饱和溶液的浓度c0和苯甲酸的Ka，实验如下：取50.00 mL苯甲酸饱和溶液，用0.100 0 mol·L-1 NaOH溶液滴定，用pH计测得体系的pH随滴入溶液体积V变化的曲线如图。据图可得： ①c0＝________ mol·L-1。 ②苯甲酸的Ka＝________________(列出算式，水的电离可忽略)。 (4)该小组继续探究取代基对芳香酸酸性的影响。 ①知识回顾　羧酸酸性可用Ka衡量。下列羧酸Ka的变化顺序为：CH3COOH<CH2ClCOOH<CCl3COOH<CF3COOH。随着卤原子电负性________，羧基中的羟基________增大，酸性增强。 ②提出假设　甲同学根据①中规律推测下列芳香酸的酸性强弱顺序为： ③验证假设　甲同学测得常温下三种酸的饱和溶液的pH大小顺序为Ⅲ>Ⅱ>Ⅰ，据此推断假设成立。但乙同学认为该推断依据不足，不能用所测得的pH直接判断Ka大小顺序，因为_________________________________________________。 乙同学用(3)中方法测定了上述三种酸的Ka，其顺序为Ⅱ>Ⅰ>Ⅲ。 ④实验小结　假设不成立，芳香环上取代基效应较复杂，①中规律不可随意推广。 (5)该小组尝试测弱酸HClO的Ka。 ①丙同学认为不宜按照(3)中方法进行实验，其原因之一是次氯酸易分解。该分解反应的离子方程式为_________________________________________________ _____________________________________________________________________。 ②小组讨论后，选用0.100 mol·L-1 NaClO溶液(含少量NaCl)进行实验，以获得HClO的Ka。简述该方案_____________________________________________ _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________(包括所用仪器及数据处理思路)。 ③教师指导：设计实验方案时，需要根据物质性质，具体问题具体分析。 [解析]　(1) (1)甲苯能被酸性高锰酸钾溶液氧化生成苯甲酸，高锰酸钾自身被还原为Mn2+(无色)，因此可观察到溶液的紫色逐渐变浅直至消失。(2)重结晶的过程包括加热溶解、趁热过滤和冷却结晶三个步骤，趁热过滤的目的是将泥沙过滤出去，同时防止苯甲酸从溶液中析出，冷却结晶后苯甲酸析出，通过常温过滤即可得到较纯净的苯甲酸晶体。(3)①由题图可知，反应达到滴定终点时，消耗氢氧化钠溶液的体积是14.00 mL，苯甲酸为一元弱酸，根据c待·V待＝c标·V标，知c0＝＝＝0.028 0 mol·L-1。②苯甲酸在溶液中部分电离：，由题图可知，苯甲酸溶液的初始pH＝2.89，则Ka＝＝。(4)①电负性：F>Cl>H，极性：F—C>Cl—C>H—C，H3C—、ClH2C—、Cl3C—和F3C—中F3C—的极性最大，故CF3COOH的羧基中H—O键的极性更大，容易发生断裂，更易电离出氢离子，因此酸性更强。③实验探究时应控制单一变量，不同物质在同一温度下的溶解度不同，故不同物质的饱和溶液的浓度一般不同，则要比较三种酸的酸性强弱，除物质不同外，其他条件均应该保持相同，即三种酸溶液的浓度应相同，所以乙同学的实验方案不合理。(5)①HClO见光分解的化学方程式为2HClO2HCl＋O2↑，离子方程式为2HClO2H＋＋2Cl－＋O2↑。②NaClO溶液中存在水解平衡：ClO－＋H2O⥫⥬HClO＋OH－，故通过用pH计测得0.100 mol·L-1 NaClO溶液的pH，根据Kh＝≈可计算出ClO－的水解平衡常数，再根据Ka＝计算即可得到HClO的电离平衡常数。 [答案]　 (1)溶液紫色逐渐变浅直至消失 (2)d、a、b　(3)①0.028 0　② (4)①增强　极性　③三种酸的饱和溶液浓度不同 (5)①2HClO2H＋＋2Cl－＋O2↑　②用pH计测量得到0.100 mol·L-1 NaClO溶液的pH＝a；根据Kh＝≈计算出ClO－的水解平衡常数，再根据Ka＝计算得到HClO的电离平衡常数 2．高铁酸钾(K2FeO4)是一种高效消毒剂，可用于饮用水处理、脱色除臭等。某化学兴趣小组制备K2FeO4并探究其性质。 已知：①K2FeO4为紫色固体，易溶于水，微溶于浓KOH溶液，不溶于乙醇。②K2FeO4具有强氧化性，在强碱性溶液中较稳定。③常温下，Cl2＋2KOH===KCl＋KClO＋H2O。 Ⅰ．制备K2FeO4(夹持装置省略) (1)盛装浓盐酸的仪器名称是________。 (2)在装置C中Cl2，与KOH、Fe(OH)3反应生成K2FeO4，该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为________。 (3)该小组同学设计的制备装置是否合理，若不合理，则改进的方法是_____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________。 Ⅱ．探究K2FeO4的性质 (4)取装置C中紫色溶液，加入稀硫酸，有黄绿色气体Cl2生成。甲同学认为ClO－将Cl－氧化成Cl2；乙同学认为将Cl－氧化成Cl2。 丙同学为了验证甲、乙同学的观点，采用以下操作得到纯净的K2FeO4：将装置C中所得到的固体溶于冷的浓KOH溶液―→过滤除去―→向滤液中加入冷的饱和KOH溶液，静置―→过滤―→用适量的无水乙醇洗涤2～3次。 ①若甲同学的假设正确，请写出发生反应的离子方程式：_____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________。 ②丙同学用适量无水乙醇洗涤而不用水洗涤的原因是_____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________。 ③丙同学将设计实验方案证明乙同学的观点正确： _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________(湿润的淀粉-KI试纸、稀盐酸)。 [解析]　(2)装置C中发生反应的化学方程式为3Cl2＋2Fe(OH)3＋10KOH===2K2FeO4＋6KCl＋8H2O，该反应中氧化剂为Cl2，还原剂为，故该反应的氧化剂与还原剂的物质的量之比为3∶2。(3)反应完成后，装置中含有未反应的Cl2，污染空气，故题给装置不合理，缺少一个吸收尾气Cl2的装置，应在装置C之后连接一个盛装NaOH溶液的烧杯(烧杯上方连接的是球形干燥管或倒置漏斗)。(4)①在酸性条件下，ClO－将Cl－氧化成Cl2，发生反应的离子方程式为ClO－＋Cl－＋2H＋===Cl2↑＋H2O。②由已知信息①可知，K2FeO4易溶于水，不溶于乙醇，故洗涤的时候应选择无水乙醇洗涤K2FeO4，减少高铁酸钾的溶解，提高产率。③将制得的少量纯净的K2FeO4与足量稀盐酸混合，将产生的气体用湿润的淀粉-KI 试纸检验，湿润的淀粉-KI试纸变蓝，则说明有Cl2生成。 [答案]　(1)恒压滴液漏斗　(2)3∶2　(3)不合理，在装置C之后连接一个盛装NaOH溶液的烧杯(烧杯上方连接的是球形干燥管或倒置漏斗)　 (4)①ClO－＋Cl－＋2H＋===Cl2↑＋H2O　②减少高铁酸钾的溶解，提高产率　③将制得的少量纯净的K2FeO4与足量稀盐酸混合，将产生的气体用湿润的淀粉-KI试纸检验，湿润的淀粉-KI试纸变蓝，则说明有Cl2生成 以定量实验为主题的综合实验探究 1．定量实验数据的测定方法 (1)沉淀法：先将待测定离子转化为沉淀，然后称量沉淀(经洗涤、干燥)的质量，再通过元素守恒计算。 (2)测定气体法 ①测定气体的体积：把待测定元素转化为气体，通过排液量气装置测定气体的体积，转化为标准状况下体积并进行计算。如图 [注意]　a．量气时应保证气体处于室温状态。 b．读数时要特别注意消除“压强差”，保持液面相平，还要注意视线与液面最低处相切。 ②用于测定气体质量的装置 (3)滴定法：通过酸碱中和滴定、沉淀滴定和氧化还原滴定等获得相应数据后再进行相关计算。 ①直接滴定：利用两种物质按比例直接反应，是最常用的滴定方法。 ②间接滴定：当被测物质不能直接与标准溶液作用，却能和另一种可与标准溶液作用的物质反应时，可用间接滴定。例如，Ca2+不能直接与高锰酸钾标准溶液作用，但能和可与高锰酸钾标准溶液作用的定量反应生成CaC2O4，通过间接测定的量，从而测定Ca2+的含量。 ③反滴定：加入一定量且过量的标准溶液与被测物反应，过量部分再用另一种标准溶液滴定。例如固体CaCO3的测定，可先加入一定量的过量盐酸标准溶液，待其与试样完全反应后，再用氢氧化钠标准溶液反滴定剩余氯化氢。 2．定量实验类型 类型 解题方法 物质含量的计算 (1)根据方程式、关系式、得失电子守恒、滴定法等，得出混合物中某一成分的量 (2)由(1)中求出的量除以混合物(样品)的总量，即可得出其含量 确定物质化学式的计算 (1)利用上述的测定方法测定出相关物质(气体、沉淀)的数据 (2)根据元素守恒确定出未知物质中各元素的物质的量 (3)各元素的物质的量最简整数比即该物质的化学式的下标比 1．(2025·连云港一模)通过测定某蛋白质样品中氮元素的含量可以确定其优劣。“凯氏定氮法”测定蛋白质中含氮量的实验方案如下： (1)“消化”。将蛋白质样品与CuSO4溶液(作催化剂)和浓硫酸中的一种混合后放入三颈烧瓶中，实验装置如图所示，然后再滴加其中的另一种物质，在加热条件下充分反应，蛋白质中的氮元素转化为(NH4)2SO4。 ①滴液漏斗中盛放的物质是________。 ②装置B的作用是________。 ③反应结束后，打开止水夹K并不断通入N2，其原因是_____________________ _____________________________________________________________________。 (2)“吸收”。向得到的(NH4)2SO4中加入足量的NaOH溶液充分反应后，加热将所得NH3蒸出，然后用硼酸(H3BO3)溶液吸收，得到(NH4)2B4O7溶液。 ①硼酸是一元弱酸，易与水结合生成，其水溶液显酸性的原因是_____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________(用离子方程式表示)。 ②NH3与H3BO3反应生成(NH4)2B4O7的化学方程式为______________________ _____________________________________________________________________。 (3)“测定”。称取0.800 0 g蛋白质样品，按照上述流程制取(NH4)2B4O7溶液，然后将其加水稀释至100 mL。取出25.00 mL放入锥形瓶中，滴加几滴指示剂，然后用0.100 0 moL·L-1盐酸标准溶液滴定，滴定终点时消耗盐酸的体积为20.00 mL。已知：(NH4)2B4O7＋2HCl＋5H2O===2NH4Cl＋4H3BO3。 ①接近终点时滴加半滴盐酸溶液的操作：慢慢转动滴定管的活塞，使滴定管的尖嘴处悬挂半滴液体不滴落，________。 ②该样品中氮元素的质量分数为________。 [解析]　蛋白质样品“消化”将氮元素转化为硫酸铵，再将生成的硫酸铵与氢氧化钠溶液混合并加热反应生成氨气，生成的氨气通入H3BO3溶液中吸收，最后用盐酸标准溶液滴定，计算样品中的氮含量。(1)①将蛋白质样品在CuSO4催化下用硫酸消化分解，使氮元素转化为，所以滴液漏斗中盛放的物质是浓硫酸。②B的作用是作安全瓶，防止NaOH溶液倒吸。③蛋白质“消化”过程中，浓硫酸还原产生二氧化硫，反应结束后，打开止水夹K并不断通入N2，将生成的SO2赶入装置C中完全吸收。(2)①H3BO3＋H2O⥫⥬[B(OH)4]－＋H＋，所以硼酸水溶液显酸性。②根据原子守恒，NH3与H3BO3反应生成(NH4)2B4O7的化学方程式为2NH3＋4H3BO3===(NH4)2B4O7＋5H2O。(3)①接近终点时滴加半滴盐酸溶液的操作：慢慢转动滴定管的活塞，使滴定管的尖嘴处悬挂半滴液体不滴落，用锥形瓶内壁将其碰下来，并用蒸馏水将其冲入锥形瓶内。②根据反应建立关系式2N～2NH3～(NH4)2B4O7～2HCl，n(N)＝n(HCl)＝×0.02 L＝0.002 mol，该样品中氮元素的质量分数为＝14%。 [答案]　(1)①浓硫酸　②作安全瓶，防止NaOH溶液倒吸　③将生成的SO2赶入装置C中完全吸收　＋H＋　＋4H3BO3===(NH4)2B4O7＋5H2O　 (3)①用锥形瓶内壁将其碰下来，并用蒸馏水将其冲入锥形瓶内　②14% 2．(2025·南京二模)含硫化合物在材料加工、实验室分析中有重要应用。 (1)(NH4)2S2O8常用于织物漂白。测定(NH4)2S2O8样品溶液的浓度：量取25.00 mL该溶液于锥形瓶中，加入30.00 mL 0.200 0 mol ·L-1 FeSO4溶液。待充分反应后，用0.010 00 mol ·L-1 KMnO4标准溶液滴定过量的FeSO4，平行滴定3次，平均消耗KMnO4标准溶液22.80 mL。实验过程中的反应如下：＋5Fe2+＋8H＋===Mn2+＋5Fe3+＋4H2O。 ①取用30.00 mL 0.200 0 mol ·L-1 FeSO4溶液时应选用的仪器是________(填字母)。 A．25 mL量筒 B．50 mL量筒 C．25 mL酸式滴定管 D．50 mL酸式滴定管 ②计算(NH4)2S2O8样品溶液的物质的量浓度________。 (2)电解CuSO4溶液可用于测定阿伏伽德罗常数(NA)，计算公式为NA＝。I为电解电流，t为电解时间，e取1.60×10-19C，Δm为铜电极减少的质量，M(Cu)为铜的摩尔质量。 ①请补充完整实验方案：_______________________________________________ _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________。 重复上述操作2～3次，按公式进行数据处理[实验中必须使用的试剂和仪器：纯铜片、铂丝、CuSO4溶液、秒表、分析天平、直流电源(本实验过程中电流恒为1 A)]。 ②本实验中不采用铂电极增加的质量来测定NA，其原因是__________________ _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________。 [解析]　(1)①FeSO4溶液显酸性，故取用30.00 mL 0.200 0 mol ·L-1 FeSO4溶液时应选用的仪器是50 mL酸式滴定管，故选D。②根据已知得，则n(Fe2+)＝5×0.01 mol·L-1×22.80×10-3 L＝1.14×10-3 mol，由于～2Fe2+，则＝×(0.2 mol·L-1×30.00×10-3 L－1.14×10-3 mol )＝2.43×10-3 mol，c[(NH4)2S2O8]＝＝0.097 2 mol·L-1。(2)①(a)用分析天平准确称量干燥后的纯铜片初质量m0；(b)将铜片(作阳极)和铂丝(作阴极)分别接到直流电源两极，浸入盛有CuSO4溶液的电解槽中；(c)接通电路并保持电流I＝1 A不变，用秒表记录电解时间t；(d)电解结束后取出铜片，用蒸馏水洗净、干燥，复称其质量m1；(e)计算Δm＝m0－m1，并按给定公式NA＝求得阿伏加德罗常数；重复2～3次取平均值。②之所以“不采用铂电极增加的质量”来测NA，是因为阴极(铂丝)上析出的铜易出现附着不牢容易脱落的现象，或铂丝上存在副反应，如生成氢气等，实际操作中难以精确且稳定地称量铂电极的增加质量，从而导致误差较大，因此一般通过称量阳极(纯铜片)的减少质量来进行更可靠的测定。 [答案]　(1)①D　②0.097 2 mol·L-1　(2)①(a)用分析天平准确称量干燥后的纯铜片初质量m0；(b)将铜片(作阳极)和铂丝(作阴极)分别接到直流电源两极，浸入盛有CuSO4溶液的电解槽中；(c)接通电路并保持电流I＝1 A不变，用秒表记录电解时间t；(d)电解结束后取出铜片，用蒸馏水洗净、干燥，复称其质量m1；(e)计算Δm＝m0－m1，并按给定公式NA＝求得阿伏加德罗常数；重复2～3次取平均值　②阴极(铂丝)上析出的铜易出现附着不牢容易脱落的现象、铂丝上发生副反应析出氢气等 1．(2023·江苏卷)实验室模拟“镁法工业烟气脱硫”并制备MgSO4·H2O，其实验过程可表示为 (1)在搅拌下向氧化镁浆料中匀速缓慢通入SO2气体，生成MgSO3，反应为Mg(OH)2＋H2SO3===MgSO3＋2H2O，其平衡常数K与Ksp[Mg(OH)2]、Ksp(MgSO3)、Ka1(H2SO3)、Ka2(H2SO3)的代数关系式为K＝________；下列实验操作一定能提高氧化镁浆料吸收SO2效率的有________(填序号)。 A．水浴加热氧化镁浆料 B．加快搅拌速率 C．降低通入SO2气体的速率 D．通过多孔球泡向氧化镁浆料中通SO2 (2)在催化剂作用下MgSO3被O2氧化为MgSO4。已知MgSO3的溶解度为0.57 g(20 ℃)，O2氧化溶液中的离子方程式为_____________________________ _____________________________________________________________________； 在其他条件相同时，以负载钴的分子筛为催化剂，浆料中MgSO3被O2氧化的速率随pH的变化如题图甲所示。在pH＝6～8范围内，pH增大，浆料中MgSO3的氧化速率增大，其主要原因是__________。 (3)制取MgSO4·H2O晶体。在如题图乙所示的实验装置中，搅拌下，使一定量的MgSO3浆料与H2SO4溶液充分反应。MgSO3浆料与H2SO4溶液的加料方式是________________；补充完整制取MgSO4·H2O晶体的实验方案：向含有少量Fe3+、Al3+的MgSO4溶液中，__________(已知：Fe3+、Al3+在pH≥5时完全转化为氢氧化物沉淀；室温下从MgSO4饱和溶液中结晶出MgSO4·7H2O，MgSO4·7H2O在150～170 ℃下干燥得到MgSO4·H2O，实验中需要使用MgO粉末)。 [解析]　 本实验的目的是为了制取MgSO4·H2O，首先在搅拌下向氧化镁浆料中匀速缓慢通入SO2气体，生成MgSO3，然后使一定量的MgSO3浆料与H2SO4溶液充分反应生成硫酸镁，在硫酸镁的溶液中加入氧化镁调节溶液的pH除去三价铁和三价铝，将滤液蒸发浓缩、降温至室温结晶，过滤，所得晶体在150～170 ℃干燥即可得到MgSO4·H2O。(1)已知下列反应： ①Mg(OH)2＋H2SO3===MgSO3＋2H2O　K ②Mg(OH)2(s)⥫⥬Mg2+(aq)＋2OH－(aq)　Ksp[Mg(OH)2] ③(aq)　Ksp[MgSO3] ④　Ka1[H2SO3] ⑤　Ka2[H2SO3] ⑥H2O⥫⥬H＋＋OH－　Kw 根据盖斯定律，①＝②－③＋④＋⑤－⑥×2，故K＝； 加热可加快反应速率，但温度升高，SO2在水中溶解度降低，且会导致H2SO3受热分解，不一定能提高吸收SO2的效率，A错误；加快搅拌速率，可以使反应物充分接触，提高吸收SO2的效率，B正确；降低通入SO2气体的速率，SO2可与MgO浆料充分接触，但会降低反应速率，不一定能提高吸收SO2的效率，C错误；多孔球泡可以让SO2与MgO浆料充分接触，能提高吸收SO2的效率，D正确。(2)根据题意，O2氧化溶液中的被氧化为，1 mol O2氧化，故O2氧化溶液中的离子方程式为＋O2；pH增大，抑制的水解，反应物的浓度增大，故可加快氧化速率。(3)在进行固体物质与液体反应的实验时，应将固体物质放在三颈瓶中，通过滴液漏斗滴加液体，H2SO4溶液的滴加速率要慢，以免H2SO4过量。根据题意，首先需要调节pH≥5以除去杂质Fe3+、Al3+，需要用到的试剂为MgO粉末，操作细节为分批加入少量MgO粉末，以免pH过高，不断搅拌进行反应直至检测到pH≥5，然后过滤除去氢氧化铁、氢氧化铝沉淀；接着需要从溶液中得到MgSO4·H2O，根据题目信息，室温下结晶只能得到MgSO4·7H2O，因此需要在150～170 ℃下干燥得到MgSO4·H2O，操作细节为将滤液蒸发浓缩、降温至室温结晶，过滤，所得晶体在150～170 ℃干燥。 [答案]　 (1)　BD　＋O2　pH增大，抑制的水解，反应物的浓度增大，故可加快氧化速率　(3) 用滴液漏斗向盛有MgSO3浆料的三颈烧瓶中缓慢滴加硫酸溶液　分批加入少量氧化镁粉末，搅拌，直至用pH试纸测得pH≥5，过滤；将滤液蒸发浓缩、降温至室温结晶，过滤，所得晶体在150～170 ℃干燥 2．(2021·江苏卷)以软锰矿粉(含MnO2及少量Fe、Al、Si 、Ca、Mg等的氧化物)为原料制备电池级MnO2。 (1)浸取。将一定量软锰矿粉与Na2SO3、H2SO4溶液中的一种配成悬浊液，加入到三颈瓶中(装置见图-1)，70 ℃下通过滴液漏斗缓慢滴加另一种溶液，充分反应，过滤。滴液漏斗中的溶液是_____________；MnO2转化为Mn2+的离子方程式为_____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________。 (2)除杂。向已经除去Fe、Al、Si 的MnSO4溶液(pH约为5)中加入NH4F溶液，溶液中的Ca2+、Mg2+形成氟化物沉淀。若沉淀后上层清液中c(F－)＝0.05 mol ·L-1，则c(Ca2+)/c(Mg2+)＝______________[Ksp(MgF2)＝5×10-11，Ksp (CaF2)＝5 ×10-9]。 (3)制备MnCO3。在搅拌下向 MnSO4溶液中缓慢滴加1 mol ·L-1 NH4HCO3溶液，过滤、洗涤、干燥，得到MnCO3固体。需加入NH4HCO3溶液的体积约为________________。 (4)制备MnO2。MnCO3经热解、酸浸等步骤可制备MnO2。MnCO3在空气气流中热解得到三种价态锰的氧化物，锰元素所占比例(×100% )随热解温度变化的曲线如图-2所示。已知： MnO与酸反应生成Mn2+ ；Mn2O3氧化性强于Cl2，加热条件下Mn2O3在酸性溶液中转化为MnO2和Mn2+。 为获得较高产率的MnO2，请补充实验方案：取一定量MnCO3置于热解装置中，通空气气流，________，固体干燥，得到MnO2。(可选用的试剂： 1 mol ·L-1H2SO4溶液、2 mol ·L-1HCl溶液、BaCl2溶液、AgNO3溶液)。 [答案]　(1)H2SO4溶液　＋H2O　(2)100　(3)200 mL　(4)加热到450 ℃充分反应一段时间，将固体冷却后研成粉末，边搅拌边加入一定量1 mol ·L-1稀H2SO4，加热，充分反应后过滤，洗涤，直到取最后一次洗涤滤液加盐酸酸化的0.1 mol ·L-1BaCl2溶液不变浑浊 3．(2025·全国课标卷)我国的蛇纹石资源十分丰富，它的主要成分是Mg3Si2O5(OH)4，伴生有少量Ni、Fe、Al等元素。利用蛇纹石转化与绿矾分解的耦合回收NiO并矿化固定二氧化碳的实验流程如图所示。 已知： 物质 Al(OH)3 Fe(OH)3 Mg(OH)2 Ni(OH)2 Ksp 1.3×10-33 2.8×10-39 5.6×10-12 5.5×10-16 回答下列问题： (1)绿矾(FeSO4·7H2O)在高温下分解，得到红棕色固体和气体产物，反应的化学方程式为_____________________________________________________________ _____________________________________________________________________。 (2)经“焙烧①”“水浸”，过滤分离后，滤液中金属离子的浓度(mol ·L-1)分别为：Ni2+0.005、Fe3+ 0.150、Mg2+0.430、Al3+0.010。滤渣①的主要成分是________、________。 (3)加入NaOH “调pH＝6”，过滤后，滤渣②是________、________，滤液中Al3+的浓度为________ mol ·L-1。 (4)“焙烧②”后得到NiO。NiO晶胞如图所示，晶胞中含有Ni2+的个数为________。 (5)调节“沉镍”后的溶液为碱性，“矿化”反应的离子方程式为_____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________。 (6)1.0 kg蛇纹石“矿化”固定CO2，得到0.466 kg Mg5 (CO3)4(OH)2·4H2O，相当于固定CO2________L(标准状况)。 [解析]　 蛇纹石主要成分是，伴生有少量Ni、Fe、Al等元素和绿矾(FeSO4·7H2O)混合高温焙烧经“焙烧①”，生成氧化镁、二氧化硅、水；FeSO4·7H2O高温下分解，得到红棕色固体Fe2O3和气体产物三氧化硫、二氧化硫、水蒸气；加水水浸过滤得到滤渣①为Fe2O3、SiO2；滤液中含有Ni2+、Fe3+、Mg2+、Al3+、，加入NaOH调节pH＝6，将Fe3+、Al3+转化为Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀，过滤滤渣②为Fe(OH)3、Al(OH)3；滤液中含有Ni2+、Mg2+、，加入沉淀剂将镍离子转化为氢氧化镍沉淀，氢氧化镍焙烧后得到氧化镍；调节“沉镍”后的溶液通入二氧化碳“矿化”发生反应5Mg2+＋10OH－＋4CO2===Mg5(CO3)4(OH)2·4H2O↓，得到产物。(1)绿矾(FeSO4·7H2O)在高温下分解，得到红棕色固体Fe2O3和气体产物三氧化硫、二氧化硫、水蒸气，反应的化学方程式为2FeSO4·7H2OFe2O3＋SO2↑＋SO3↑＋14H2O↑。经“焙烧①”，生成氧化镁、二氧化硅、水；FeSO4·7H2O分解生成Fe2O3、二氧化硫、三氧化硫、水蒸气，“水浸”，过滤分离后，滤渣①的主要成分是为Fe2O3、SiO2。(3)加入NaOH “调pH＝6”，c(H＋)＝10-6 mol·L-1，c(OH－)＝10-8 mol·L-1，c(Fe3+)＝＝ mol·L-1＝2.8×10-15 mol·L-1<1×10-5 mol·L-1，c(Al3+)＝＝＝1.3×10-9 mol·L-1<1×10-5 mol·L-1，溶液中没有铁离子、铝离子，两者均以氢氧化物沉淀下来，过滤后，滤渣②是为Fe(OH)3、Al(OH)3；滤液中Al3+的浓度为c(Al3+)＝＝ mol·L-1＝1.3×10-9 mol·L-1。(4)因为离子半径Ni2+>O2-，NiO晶胞图中Ni2+位于8个顶点，6个面心，1个晶胞中Ni2+的个数为8×＋6×＝4。(5)调节“沉镍”后的溶液为碱性，通入二氧化碳“矿化”发生反应5Mg2+＋10OH－＋4CO2===Mg5(CO3)4(OH)2·4H2O↓。(6)0.466 kg Mg5(CO3)4(OH)2·4H2O物质的量为＝1 mol，根据C原子守恒Mg5(CO3)4(OH)2·4H2O～4C～4CO2，固定CO2为4 mol，标准状况下的体积为4 mol ×22.4 L·mol-1＝89.6 L。 [答案]　(1)2FeSO4·7H2OFe2O3＋SO2↑＋SO3↑＋14H2O↑ (2)Fe2O3　SiO2 (3)Fe(OH)3　Al(OH)3　1.3×10-9　(4)4 (5)5Mg2+＋10OH－＋4CO2===Mg5(CO3)4(OH)2·4H2O↓ (6)89.6 4．(2025·湖北卷)某小组在探究Cu2+的还原产物组成及其形态过程中，观察到的实验现象与理论预测有差异。根据实验描述，回答下列问题： (1)向试管中加入2 mL 10% NaOH溶液，再加入5滴5% CuSO4溶液，振荡后加入2 mL 10%葡萄糖溶液，加热。 ①反应产生的砖红色沉淀为________(写化学式)，葡萄糖表现出________(填“氧化”或“还原”)性。 ②操作时，没有加入葡萄糖溶液就加热，有黑色沉淀生成。用化学方程式说明该沉淀产生的原因：_____________________________________________________ _____________________________________________________________________。 (2)向20 mL 0.5 mol·L-1 CuSO4溶液中加入Zn粉使蓝色完全褪去，再加入盐酸并加热至溶液中无气泡产生为止。过滤得固体，洗涤并真空干燥。 ①加入盐酸的目的是________。 ②同学甲一次性加入1.18 g Zn粉，得到0.78 g 红棕色固体，其组成是________(填标号)。 a．Cu　　　　　　　 B．Cu包裹Zn c．CuO D．Cu和Cu2O ③同学乙搅拌下分批加入1.18 g Zn粉，得到黑色粉末X。分析结果表明，X中不含Zn和Cu(Ⅰ)。关于X组成提出了三种可能性：Ⅰ CuO ；Ⅱ CuO和Cu；Ⅲ Cu，开展了下面2个探究实验： 由实验结果可知，X的组成是____________(填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”)。从物质形态角度分析，X为黑色的原因是_______________________________________ _____________________________________________________________________。 [解析]　(1)①向试管中加入2 mL 10% NaOH溶液，再加入5滴5% CuSO4溶液制得新制氢氧化铜悬浊液，振荡后加入2 mL 10%葡萄糖溶液，加热，新制氢氧化铜悬浊液与葡萄糖分子中的醛基反应产生的砖红色沉淀为Cu2O，Cu被葡萄糖从＋2价还原为＋1价，葡萄糖表现出还原性。②操作时，没有加入葡萄糖溶液就加热，有黑色沉淀生成，该黑色沉淀为CuO，用化学方程式说明该沉淀产生的原因：CuO＋H2O。(2)①由题干加入盐酸并加热至溶液中无气泡产生为止可知加入盐酸的作用是除去过量的锌粉。②先加Zn粉、后加盐酸，得到固体为红棕色，则一定有Cu(Cu2O和HCl发生歧化反应生成Cu)， 20 mL 0.5 mol·L-1 CuSO4溶液中n(Cu2+)＝0.5 mol·L-1×20×10-3 L＝0.01 mol，Cu的最大物质的量为0.01 mol，质量为0.64 g，生成Cu2O的最大质量为0.72 g，实际固体质量为0.78 g：a．若只有Cu，则固体质量应0.64 g，a不符题意；b．若是Cu包裹Zn，则0.64 g＜固体质量＜1.18 g，b符合题意；c．若是CuO，则不可能为红棕色，c不符题意；d．若是Cu和Cu2O，固体质量应介于0.64～0.72 g，d不符题意；选b。③实验1得到的溶液呈无色，说明一定无CuO，那么X的组成只能是Cu，选Ⅲ；从物质形态角度分析，X为黑色的原因是金属固体Cu呈粉末状时，光线进入后被多次反射吸收，所以呈黑色。 [答案]　(1)①Cu2O　还原　②Cu(OH)2CuO＋H2O (2)①除去过量的锌粉　②b　③Ⅲ　光线进入后被多次反射吸收，所以呈黑色 15 / 54 学科网（北京）股份有限公司 $