压轴08 组成、含量测定实验综合题(3大核心考向,压轴题专练)(江苏专用)2026年高考化学终极冲刺讲练测
2026-04-10
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2份
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72页
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资源信息
| 学段 | 高中 |
| 学科 | 化学 |
| 教材版本 | - |
| 年级 | 高三 |
| 章节 | - |
| 类型 | 题集-专项训练 |
| 知识点 | 常见物质的制备,物质检验与物质含量的测定,探究性实验 |
| 使用场景 | 高考复习-三轮冲刺 |
| 学年 | 2026-2027 |
| 地区(省份) | 江苏省 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 5.58 MB |
| 发布时间 | 2026-04-10 |
| 更新时间 | 2026-04-10 |
| 作者 | 幸福 |
| 品牌系列 | 上好课·冲刺讲练测 |
| 审核时间 | 2026-04-10 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/57278514.html |
| 价格 | 3.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
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内容正文:
压轴08 组成、含量测定实验综合题
命题预测
江苏高考组成与含量测定实验综合题作为实验压轴,常以无机物的制备与掉线、有机物制备及纯度分析、矿物/废渣资源化利用为情境,以滴定法(氧化还原、沉淀、配位)、热重分析、气量法为核心手段。试题围绕实验装置、操作步骤、数据处理、误差分析、计算纯度/结晶水数目展开,注重实验逻辑与定量计算结合,考点覆盖指示剂选择、装置作用、离子干扰排除、数据有效性判断,计算量大、细节陷阱多。2026 年命题将继续以新能源材料、复盐晶体、环境样品为载体,强化热重‑成分联用、多步滴定、返滴定、微量测定;突出空白实验、对照实验、误差来源分析;计算向多元素联合定量、结晶水/杂质含量综合计算延伸。实验设计更严谨,数据处理更复杂,对实验原理迁移、精准计算与误差归因能力要求显著提升。
高频考法
1.定量方法考查:以氧化还原滴定、酸碱滴定、沉淀滴定、配位滴定及热重分析为核心,确定物质含量与组成。
2.实验操作与装置:考查滴定操作、仪器选用、装置作用、除杂与干扰排除。
3.数据处理计算:根据实验数据计算质量分数、结晶水数、纯度及物质的量之比。
4.误差分析判断:分析操作不当对测定结果的偏高、偏低影响。
5.实验方案评价:判断方案合理性,评价指示剂选择、空白实验、平行实验的作用与必要性。
知识·技法·思维
考点01 组成、含量测定实验中数据的测定、处理与分析
1.数据测定的常用方法
(1)沉淀法。先将某种成分转化为沉淀,然后称量纯净、干燥的沉淀的质量,再进行相关计算。
(2)测气体体积法。对于产生气体的反应,可以通过测定气体体积的方法测定样品纯度。量气装置的设计:下列装置中,A是常规的量气装置,B、C、D是改进后的量气装置。
(3)测气体质量法。将生成的气体通入足量的吸收剂中,通过称量实验前后吸收剂的质量,求得所吸收气体的质量,然后进行相关计算。
(4)滴定法。即利用滴定操作原理,通过酸碱中和滴定、沉淀滴定和氧化还原反应滴定等获得相应数据后再进行相关计算。
(5)热重法。只要物质受热时发生质量变化,都可以在控制温度的条件下用热重法来研究物质的组成,就是测量物质的质量与温度关系的方法。通过分析热重曲线,可以知道样品及其可能产生的中间产物的组成、热稳定性、热分解情况及生成产物等与质量相联系的信息。
2.数据的采集处理意识
(1)称量固体质量时,中学一般用托盘天平,可估读到0.1 g,精确度要求高的实验中可以用分析天平或电子天平,可精确到0.000 1 g。
(2)测量液体体积时,一般实验中选用适当规格的量筒,可估读到0.1 mL,准确度要求高的定量实验,如中和滴定中选用滴定管(酸式或碱式),可估读到0.01 mL。容量瓶作为精密的定容仪器,用于配制一定物质的量浓度的溶液,一般不能用于量取液体的体积。
(3)气体除了量取外,还可以称量。称气体的质量时一般有两种方法:一种方法是称反应装置在放出气体前后的质量,计算减小值;另一种方法是称吸收装置吸收气体前后的质量,计算增大值。
(4)用pH试纸或pH计(精确到0.01)直接测出溶液的pH,经过计算可以得到溶液中H+或OH-的物质的量浓度。为了数据的准确性,实验中要采取必要的措施,确保离子完全沉淀、气体完全被吸收等,必要时可以进行平行实验,重复测定,然后取平均值进行计算。例如:中和滴定实验中测量酸或碱的体积要平行做2~3次滴定,取体积的平均值求算未知溶液的浓度,但对于“离群”数据(指与其他数据有很大差异的数据)要舍弃,因为数据“离群”的原因可能是操作中出现了较大的误差。
3.滴定要点归纳
(1)实验仪器:酸式滴定管、碱式滴定管、滴定管夹、铁架台、锥形瓶。其中常考的是滴定管,如正确选择滴定管(包括量程),滴定管的检漏、洗涤和润洗,滴定管的正确读数方法等。
(2)操作步骤
①滴定前的准备:查漏、洗涤、润洗、充液(赶气泡)、调液面、读数;②滴定:移液、滴加指示剂、滴定至终点、读数;③计算。
(3)指示剂的选择
类型
滴定过程
指示剂
终点颜色变化
酸碱中
和反应
强酸滴定强碱(或弱碱)
甲基橙
溶液颜色由黄色变为橙色
强碱滴定强酸(或弱酸)
酚酞
溶液颜色由无色变为浅红色
氧化还
原反应
Na2S2O3溶液滴定未知浓度的碘水
淀粉溶液
溶液颜色由蓝色变为无色
酸性KMnO4溶液滴定H2O2(或H2C2O4)溶液
不需要指示剂
溶液颜色由无色变为浅红色
沉淀
反应
AgNO3溶液滴定含Cl-的溶液
K2CrO4溶液
出现淡红色沉淀(Ag2CrO4为砖红色沉淀)
(4)滴定终点的规范描述
①用a mol·L-1的盐酸滴定未知浓度的NaOH溶液,用酚酞作为指示剂,达到滴定终点的现象是当滴入最后半滴盐酸,溶液颜色由红色变为无色,且半分钟内不恢复红色。
②用标准碘溶液滴定溶有SO2的水溶液,以测定水中SO2的含量,应选用淀粉溶液作为指示剂,达到滴定终点的现象是当滴入最后半滴标准碘溶液,溶液颜色由无色变为蓝色,且半分钟内不褪色。
③用标准酸性KMnO4溶液滴定溶有SO2的水溶液,以测定水中SO2的含量,不需要(填“需要”或“不需要”)选用指示剂,达到滴定终点的现象是当滴入最后半滴标准酸性KMnO4溶液,溶液颜色由无色变为浅红色,且半分钟内不褪色。
④用氧化还原滴定法测定TiO2的质量分数:一定条件下,将TiO2溶解并还原为Ti3+,再用KSCN溶液作为指示剂,用NH4Fe(SO4)2标准溶液滴定Ti3+至全部生成Ti4+,滴定Ti3+时发生反应的离子方程式为Ti3++Fe3+===Ti4++Fe2+,达到滴定终点的现象是当滴入最后半滴NH4Fe(SO4)2标准溶液,溶液变为红色,且半分钟内不褪色。
⑤用标准KI溶液滴定含有Fe3+的溶液,应选用KSCN溶液作为指示剂,达到滴定终点的现象是当滴入最后半滴标准KI溶液,溶液红色褪去,且半分钟内不恢复红色。
(5)误差分析:写出计算式,分析操作对V标的影响,由计算式得出对最终测定结果的影响,切忌死记硬背结论。此外对读数视线问题要学会画图分析。
(6)数据处理:正确“取舍”数据,计算“平均”体积,根据反应式确定标准液与待测液浓度和体积的关系,从而列出公式进行计算。
考点02 组成、含量测定实验的计算
1.基于化学方程式的产率/纯度计算——多见于制备实验
(1)计算公式:
①产率 =(实际产量/理论产量)×100%
②纯度 =(纯物质质量/样品总质量)×100%
(2)解题关键:
①过量判断:必须找出限量试剂(不足量的反应物),理论产量必须依据限量试剂计算。
②摩尔质量:计算前必须核对摩尔质量(M)是否准确。
2.掌握计算的两种方法
(1)守恒法:包括质量守恒、电荷守恒、得失电子守恒等。它们都是抓住变化的始态和终态,淡化中间过程,利用某种不变量(如①某原子、离子或原子团不变;②溶液中阴、阳离子所带电荷数相等;③氧化还原反应中得失电子数相等)建立关系式,从而达到简化过程、快速解题的目的。
(2)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,若第一步反应的产物是下一步反应的反应物,可以根据化学方程式,将该物质作为“中介”,找出已知物质和所求物质之间量的关系。
3、解题 “万能四步法”
任何一道实验计算题,都必须按这四步走,杜绝 “列错式、算错数”。
第一步:审清实验流程,写出核心反应
①从题干或流程图中提取主反应方程式或离子方程式。
②若有多步反应,必须用箭头连接,标出物质的量关系。
第二步:确定已知量与未知量
①圈出题目给出的物理量(m、c、V)。
②单位统一:体积V必须换算为 升 (L),即 mL×10−3;质量m单位为克(g);
第三步:建立关系式(核心)
①氧化还原:利用得失电子守恒建立比例。
②原子守恒:利用元素守恒(如1molKFeS2含1molFe)。
③盖斯定律式推导:根据分步反应,消去中间产物,得到最终比例。
第四步:代入计算,规范表达
①先列式后代入数据计算,最后写结果。
②有效数字:结果通常保留2位小数或3位有效数字。
典例·靶向·突破
考向01 以无机化合物制备与提纯为载体的定量测定实验
例1【新情境——无机化合物制备与提纯】(2026·江苏·二模)三水合三草酸铁钾是新一代蓝晒工艺的感光剂。
(1)在光照条件下发生分解,有和生成。
①写出分解反应的化学方程式:_______。
②与_______(填字母)溶液混合光照,可生成蓝色物质。
A. B. C.KSCN
(2)一种以为铁源制备的流程如下:
①“沉铁”完成后,用如图-1所示装置进行过滤、洗涤得到纯净。抽气的目的是_______。
②利用图-2所示装置配制“合成”所需的溶液。当溶液pH为_______(填字母)时停止滴加KOH溶液。已知:,。
A.1.2 B.2.7 C.4.2 D.8.4
③分离得到较纯净产品的操作:将浓缩后的溶液_______。
(3)用下列方法测定产品中铁元素的质量分数,请补充完整实验方案:①准确称取a g样品加入稀硫酸溶解,配成100 mL溶液;②量取25.00 mL溶液置于锥形瓶中,逐滴加入溶液反应至终点;③_______;④计算。(已知该测定过程中过量锌粉不与发生反应。实验中须使用试剂:锌粉、溶液)
【变式探究】(2026·江苏徐州·二模)硝酸银应用广泛,对其性质及用途的研究具有积极的现实意义。情境链接
本题以2026年江苏二模三水合三草酸铁钾的制备与铁含量测定为实验情境,紧扣无机化合物制备、提纯与定量分析的高考实验热点。以铁盐为原料,经沉铁、抽滤、合成、结晶等步骤制备感光剂,围绕光解反应、减压过滤操作、pH 调控、物质分离提纯及氧化还原滴定展开设问。试题综合考查化学方程式书写、实验操作目的、溶度积计算、分离方法选择与定量实验方案设计,融合元素化合物、化学反应原理与化学定量计算。情境贴近蓝晒工艺实际应用,突出实验操作规范性、原理分析与方案设计能力,全面考查科学探究、证据推理与宏观辨识素养,是新高考无机定量实验的典型考法。
考向解码
本考向以三水合三草酸铁钾的制备与定量测定为载体,是高考无机实验综合题的核心命题方向。试题围绕沉铁、抽滤、合成、结晶等制备步骤,以及铁元素质量分数的定量测定,全面考查反应方程式书写、实验操作目的、pH 调控、分离方法、定量实验方案设计等核心考点,融合元素化合物、溶度积计算、氧化还原滴定等多模块知识。试题贴合蓝晒工艺的实际应用,凸显 “科学探究与创新意识” 的化学核心素养,精准对接高考对实验操作、原理分析与方案设计能力的考查要求。
(1)AgNO3制备
将AgNO3溶液蒸发浓缩可获得AgNO3 固体,实验装置如图1所示。使用真空泵的目的是___________。
(2)制备银氨溶液
在如图2所示装置中,用2%的AgNO3溶液与2%氨水反应可制得银氨溶液。
①滴液漏斗中的溶液是___________。
②反应 AgOH+2NH3[Ag(NH3)2]++OH− 的平衡常数K=___________。
(已知:i.Ksp(AgOH)=2×10−8,[Ag(NH3)2]Ag++2NH3 平衡常数K=6×10−8)
③Ag(NH3)2OH 溶液久置易分解生成Ag3N,该反应的化学方程式为___________。
(3)探究Ag+的氧化性
研究表明 “Ag++Fe2+Fe3++Ag↓” 为可逆反应,请设计实验方案证明该反应为可逆反应:___________。
[可使用的试剂:0.0100 mol⋅L−1 Ag2SO4溶液、0.0100 mol⋅L-1 Fe2(SO4)3 溶液(pH=1)
0.0400 mol⋅L−1 FeSO4溶液 (pH=1)、0.0100 mol⋅L−1 Fe(NO3)3溶液(pH=1)]
(4)水样中Cl-的测定
莫尔法是一种沉淀滴定法,用标准AgNO3溶液滴定待测液,测定待测液中Cl−的浓度。已知:
表格
银盐性质
AgCl
AgBr
AgI
Ag2CrO4
颜色
白
浅黄
黄
砖红
Ksp
2×10-10
5.4×10-13
8.3×10-17
2×10-12
①下列可以作为莫尔法滴定指示剂的是___________。
a.KBr b.KI c.K2CrO4
②取50.00 mL水样,加入指示剂,用浓度为c mol⋅L-1 AgNO3标准溶液滴定,到达滴定终点时消耗的体积为VmL,则样品中Cl-的含量为___________mg/L。
考向02 以工业矿物/废渣资源化利用为载体的定量测定实验
例2【热点——废液回收】(2025·江苏南通·一模)碘在物质转化与油脂测定中应用广泛。利用含碘废液(含NaI和少量I2)制取单质碘的过程如下:
已知:①碘易升华,在常温下微溶于水;
②K4[Fe(CN)6](亚铁氰化钾)与Cu2+会生成红褐色沉淀。
(1)“制CuI”的实验过程是:向如图所示装有含碘废液的三颈烧瓶中先加入足量的Na2SO3溶液,控制温度60~70℃,通过分液漏斗逐滴滴加CuSO4溶液并不断搅拌,有NaHSO4、Na2SO4和白色的CuI沉淀生成。
①写出生成CuI时发生反应的化学方程式:___________。
②判断滴加CuSO4溶液时,I-已经沉淀完全的方法是___________。
③实验中若不加入Na2SO3,只加入CuSO4溶液,也可得到CuI沉淀,反应的反应为2CuSO4+4NaI=2CuI↓+I2↓+2Na2SO4。则加入Na2SO3的作用是___________。
(2)补充完整制取I2的实验方案:将反应后三颈烧瓶中的上层液体倾析,在颈口A处连接装有浓硝酸的分液漏斗,___________,低温干燥得到单质碘。(实验中可使用的试剂和仪器有:NaOH溶液、K4[Fe(CN)6]溶液、冷水、真空抽滤器)
(3)碘值指100g油脂与I2加成时消耗I2的克数,是衡量油脂不饱和程度的指标。因为I2与油脂反应缓慢,碘值测定时通常用ICl代替I2发生加成反应。由I2制取ICl的化学反应方程式为NaClO3+6HCl+3I2=6ICl+NaCl+3H2O。制取ICl时,NaClO3溶液、浓盐酸、I2三种试剂的混合顺序是___________。(已知氧化性:NaClO3>Cl2>NaIO3)
(4)花生油碘值的测定过程为:称取0.25g花生油于碘量瓶中,加入异己烷,搅拌,再向其中加入25mL 0.05mol·L-1 ICl的乙酸溶液,反应后向其中加入足量KI溶液(与过量ICl反应:ICl+KI=KCl+I2),以淀粉为指示剂,用0.02mol·L-1 Na2S2O3溶液滴定(I2+2Na2S2O3=2NaI+Na2S4O6),终点时消耗Na2S2O3溶液体积为25.00mL。
①实验中加入异己烷的作用是___________。
②判断滴定到达终点的现象是___________。
③该花生油的碘值为___________g。
情境链接
本题以2025年江苏南通一模含碘废液资源化回收制取单质碘为真实工业情境,紧扣工业废弃物循环利用与定量分析的高考实验热点方向。题干围绕含碘废液(含 NaI、少量 I₂)的回收工艺,设计 CuI 沉淀制备、碘单质提纯、ICl 试剂合成、花生油碘值测定等多模块实验,全面考查化学方程式书写、沉淀完全检验、实验操作设计、滴定分析等核心考点。试题融合元素化合物性质、氧化还原反应、滴定定量计算、实验方案设计等多模块知识,对接高考以工业废渣 / 废液资源化利用为载体的定量实验综合题命题趋势,考查科学探究、证据推理与变化观念等核心素养,凸显化学在资源循环、食品检测领域的应用价值,符合新高考对实验综合能力的考查要求。
考向解码
本考向以含碘废液回收制碘的工业实验为载体,是高考无机定量实验综合题的核心命题方向。试题围绕 CuI 制备、碘提纯、ICl 合成、碘值测定等环节,全面考查方程式书写、沉淀检验、实验方案设计、滴定计算等核心考点,融合氧化还原、定量分析、实验操作等多模块知识。试题贴合工业废液资源化的真实场景,凸显 “科学探究与创新意识” 的核心素养,精准对接高考对实验原理、操作与定量计算能力的考查要求。
【变式探究】(2025·江苏苏州·三模)单宁酸()-硫酸体系中,低品位软锰矿(质量分数为29%)中的)可被还原为而浸出。其浸出过程如图所示。
(1)当完全水解,生成的葡萄糖和没食子酸物质的量之比为:__________。
(2)写出葡萄糖还原生成的离子反应方程式:__________。
(3)浸出前后软锰矿与浸取渣的X-射线衍射图如图所示,衍射峰的强度能一定程度反映晶体的质量分数等信息。指出图中对应衍射峰强度变化的原因:__________。
(4)为测定一定条件下该低品位软锰矿中锰元素的浸出率,进行如下实验:
准确称取m g软锰矿试样,加入一定量硫酸和单宁酸,水浴加热并充分搅拌,一段时间后过滤,将滤液冷却后加水定容至2L,量取20.00mL溶液于锥形瓶中,向锥形瓶中加入足量磷酸作稳定剂,再加入2mL高氯酸,边加边摇动,使完全氧化为,加热溶液至无气体产生,冷却后用浓度为的溶液滴定至终点,消耗溶液的体积为V mL。
①实验室现配溶液的浓度与计算值存在误差,为提高测量结果的精确度,滴定前需要对现配溶液进行的补充实验是__________。
②计算该条件下软锰矿中锰元素的浸出率__________。[。写出计算过程]
(5)下,控制单宁酸用量和反应时间相同,测得对锰元素浸出率的影响如图所示。时,锰元素浸出率降低的可能原因是__________。
考向03 以有机实验与有机合成为载体的定量测定实验
例3【热点——有机物的合成】(2025·江苏盐城·三模)甲苯是重要的有机原料,某化学兴趣小组利用甲苯为主要原料,进行下列实验:
Ⅰ.利用如图所示装置制备对溴甲苯,并证明该反应为取代反应。
(1)冷凝管中冷水从___________(填“a”或“b”)进,实验过程中使用了40mL甲苯(约为0.38mol)和30mL液溴(约为0.58mol),则选用的仪器M的最合理规格为___________(填标号)。
A.100mL B.200mL C.250mL D.500mL
(2)请写出甲苯与液溴生成对溴甲苯的化学方程式___________。
(3)乙中的作用为___________。能说明该反应是取代反应而不是加成反应的实验现象为___________。
(4)实验过程中进行的分步操作如下,合理的顺序为___________(填标号)。若最后得到对溴甲苯51.98g,则该实验的产率约为___________(保留两位有效数字)。
A.检查装置气密性 B.连接好装置 C.将甲苯和液溴滴入 D.将NaOH溶液滴入
E.接通冷凝水 F.将M中混合物过滤、分液、蒸馏
Ⅱ.苯甲酸是一种化工原料,常用作制药和染料的中间体,也用于制取增塑 剂和香料等。实验室合成苯甲酸的原理、有关数据及装置示意图如下:
反应过程:
反应试剂、产物的物理常数如下:
名称
性状
熔点/℃
沸点/℃
密度/g·mL-1
溶解度/g
水
乙醇
甲苯
无色液体、易燃易挥发
-95
110.6
0.8669
不溶
互溶
苯甲酸
白色片状或针状晶体
122.4[1]
248
1.2659
微溶[2]
易溶
已知:[1]100 ℃左右开始升华。
[2]苯甲酸在 100 g 水中的溶解度:4 ℃,0.18 g;18 ℃,0.27 g;75 ℃,2.2 g。
按下列合成步骤回答问题:
(5)苯甲酸制备:
如图在250 mL三颈烧瓶中放入2.7 mL甲苯和100 mL水,控制100℃机械搅拌溶 液,在石棉网上加热至沸腾。从冷凝管上口分批加入8.5 g高锰酸钾(加完后用少量水冲洗冷凝管内壁),继续搅拌,静置发现不再出现___________现象时,停止反应。装置a的作用除上述外,另一主要作用是___________, 已知加入高锰酸钾时发生的反应为:
+2KMnO4+2MnO2↓+H2O+KOH
(6)分离提纯:
除杂。将反应混合物加入一定量亚硫酸氢钠溶液使紫色褪去,高锰酸钾的还原产物为黑色难溶性MnO2,此时反应的离子方程式为___________。
情境链接
本题以2025 年江苏盐城三模甲苯有机合成与实验探究为综合情境,聚焦有机实验与定量分析的高考热点方向。题干以甲苯为原料,设计对溴甲苯制备与取代反应验证、苯甲酸合成两大核心实验,融合有机取代、氧化、蒸馏、结晶等核心操作。试题围绕冷凝水流向、仪器规格选择、反应方程式书写、实验操作顺序、产率计算、分离除杂及离子方程式书写展开,综合考查有机反应机理、实验装置功能、产率分析及后处理操作。贴合有机化工合成的真实实验流程,凸显有机合成与实验分析的深度融合,精准对接高考对有机实验综合能力、定量计算及科学探究素养的考查要求。
考向解码
本考向以甲苯有机合成及性质验证为载体,是高考有机实验综合题的核心命题方向。试题涵盖对溴甲苯制备、苯甲酸合成两大模块,全面考查有机反应方程式书写、装置选择与操作规范、实验现象分析、产率计算及分离除杂等核心考点。融合有机反应机理、蒸馏提纯、氧化还原滴定等多维度知识,贴合有机合成的真实实验场景。凸显 “科学探究与创新意识” 的化学核心素养,精准对接高考对有机实验操作、原理分析与定量计算能力的考查要求。
【变式探究】(2025·江苏·模拟预测)I2和AlI3在有机反应中应用广泛。
(1)I2与CH3COCH3在碱性条件下反应可生成CHI3沉淀、CH3COO-、I-和水。写出该反应的离子方程式:___________。
(2)AlI3为无色晶体,易升华和潮解,可溶于正丁烷和热的正己烷,在空气中受热易被氧化。实验室可用如图所示装置制取AlI3。
①将0.01mol I2、0.02molAl和少量正丁烷加入烧瓶中,排尽空气后,加热烧瓶一段时间。判断反应已完成的实验现象为:___________。
②反应后,将烧瓶内混合物过滤,所得滤液在通风橱内浓缩冷却后有晶体析出。浓缩时不能等到出现晶膜才停止,原因是:___________。
③变质的AlI3中会混有Al2O3和I2,设计用正己烷提纯AlI3的实验方案:___________。
(3)实验室常用滴定法测定AlI3样品的纯度(杂质不参与反应)。
①补充完整测定的实验方案:称取1.0200g,样品,加水溶解后定容至250mL,取25.00mL于锥形瓶中,加入25.00mL 0.0400mol·L-1 AgNO3溶液(过量),充分反应后静置,___________,读出NH4SCN溶液体积,___________,测得消耗NH4SCN标准溶液的平均体积为25.60 mL,则产品纯度为___________。(写出计算过程)[已知Ksp(AgI,黄色)=8.5×10-17;Ksp(AgSCN,白色)=1.0×10-12.实验中须使用的试剂:NH4Fe(SO4)2溶液、0.0100 mol·L-1NH4SCN标准液]
②终点读数时,若俯视装有NH4SCN标准液的滴定管,则最终所测样品的纯度将___________(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
1.(25-26高三上·江苏苏州·月考)纳米铜用途广泛,可用次磷酸()还原柠檬酸铜钠制备。
已知:①为一元弱酸;在一定条件下可分解:。
②易溶于水。
③与柠檬酸根离子可形成配位离子。
(1)制备次磷酸。在如图所示装置中将白磷和石灰乳混合,在85℃下搅拌2~3小时,制得,冷却后过滤,滤液通过强酸性阳离子树脂后得到。实验装置中溶液的作用是______。
(2)制备柠檬酸铜钠[]。制备过程如图所示:
①基态的核外电子排布式为______。
②加入溶液的作用是______。
(3)制备纳米铜。
在敞开体系中,向柠檬酸铜钠溶液中加入稀调节溶液pH为4~6,加入一定量,在50~70℃时反应半小时,经过滤、洗涤、干燥得到产品。
①调pH后的溶液中的将氧化为,反应的离子方程式为______。
②的实际用量远大于理论值的原因是______。
(4)经过还原后所得的纳米铜中含有难溶的,欲测定产品中的百分含量,请补充完整以下实验方案:用电子天平准确称取一定质量的样品,置于烧杯中,______,将沉淀灼烧至恒重后,用电子天平称量,计算。(已知:。必须使用的试剂:溶液、溶液、溶液、蒸馏水)
2.(25-26高三上·江苏南京·开学考试)过氧化钙是一种多功能化工产品,常用作消毒剂、供氧剂。
已知:①微溶于水,能溶于酸,在碱性溶液中能稳定存在;
②在室温下稳定,受热易分解成CaO和。
(1)的制备。实验室由制备的流程如下:
①步骤Ⅰ中“煮沸”可除去溶液中的___________(填化学式),进而提高的纯度。
②步骤Ⅰ在如题图-1的装置中完成,
主要发生反应:
;已知25℃下。计算25℃下的___________(填数值)。滴液漏斗中应盛有的试剂是___________(填序号)。
A.溶液 B.和的混合溶液
③步骤Ⅲ中用冰水洗涤沉淀,检验洗涤是否完全的方法是___________。
④步骤Ⅳ中需控温105℃烘干的原因是___________。
(2)纯度的测定。采用量气法可测定的纯度(假设杂质不产生气体),装置如题图-2所示(部分装置已省略)。
①在25℃和101 kPa条件下,气体摩尔体积___________(填“>”“<”或“=”)。
②请补充完整实验方案:在25℃和101 kPa条件下,准确称取样品,按题图-2所示装配好药品和装置,确认气密性良好后,___________,计算气体体积的平均值,代入公式计算样品纯度。(实验中必须使用的仪器:酒精灯)
3.(25-26高三上·江苏镇江·开学考试)氯化铬晶体()是一种重要的工业原料。
已知:①不溶于乙醚,易溶于水、乙醇,易水解。②甲醇易挥发。
(1)由铬酸钠()制备,实验装置如图-1所示。
Ⅰ.将铬酸钠、足量的稀硫酸依次加入三颈烧瓶中;
Ⅱ.向三颈烧瓶滴加甲醇,升温至继续反应三小时;
Ⅲ.待反应液冷却后,用溶液调节,得到沉淀;
Ⅳ.将所得沉淀经系列操作后,得到晶体。
①仪器M的名称是___________。
②步骤Ⅱ中有生成,写出该反应的离子方程式___________。
③步骤Ⅱ中选用甲醇作还原剂而不用乙醇的原因___________。
④(Ⅲ)的存在形态的物质的量分数随溶液的分布如图-2所示,步骤Ⅲ中缓慢滴加溶液调节___________。
(2)请补充完整步骤Ⅳ中由沉淀制得的实验方案:
将步骤Ⅲ中得到的沉淀___________,得到晶体。实验中须使用的试剂:溶液、乙醚。
(3)测定氯化铬晶体()的质量分数。
Ⅰ.称取样品0.7400g,加水溶解并配成250.0mL的溶液。
Ⅱ.移取25.00mL样品溶液于带塞的锥形瓶中,加热至沸后加入稍过量的,再加入过量的硫酸酸化,稀释并加热煮沸,将氧化为,待溶液中的氧气充分溢出;再加入过量固体,加塞摇匀,使铬完全转化为。
Ⅲ.加入淀粉溶液,用标准溶液滴定至终点,平行测定3次,平均消耗标准溶液。
已知反应:(未配平);。
计算的质量分数(写出计算过程)___________。
4.(2025·江苏盐城·模拟预测)亚碲酸钠()在有机合成和细菌学中有重要应用。
Ⅰ.实验室制备亚碲酸钠
以固体(难溶于水)、NaOH溶液、溶液为原料,利用甲、乙装置制备亚碲酸钠。
已知:①;
②难溶于水,亚碲酸钠易溶于水,碲酸钠()难溶于水。
(1)若反应中中Cu元素均转化成,则90℃时制备亚碲酸钠的离子反应方程式为___________。
(2)仪器a的名称为___________。其他条件相同时,适当增加溶液的浓度,可提高碲元素的浸出率,但溶液的浓度过大,碲元素的浸出率减小的原因可能是___________。
(3)所得滤渣的成分主要含有CuO、,可将CuO、还原,回收Cu。为确定还原剂添加量,通过如下实验方案测定滤渣中CuO、的质量分数。
a.取两份质量均为1.000g的滤渣;
b.一份加足量稀硝酸,溶解后过滤(杂质不与稀硝酸反应)。测得溶液中;
c.另一份加足量稀盐酸,溶解后过滤(杂质不与盐酸反应),测得溶液中。
则滤渣中CuO的质量分数为___________。(写出计算过程)
Ⅱ.工业上从阳极泥中提取亚碲酸钠的工艺流程如下
(4)600K左右时,向阳极泥中加入一定浓度溶液“焙烧”,单质Te转化为TeO2的化学方程式为___________。
(5)检验“还原”过程中是否过量的简单实验方案为___________。
(6)常温下,往1mol/L溶液中滴加盐酸,当溶液pH=5时,溶液中___________。(已知:的、)
5.(2025·江苏泰州·模拟预测)利用在氧化镱()粉体表面镀银制备银基氧化物触点材料。
已知:
①在空气中易自燃,常储存在水中;为一元弱酸;易溶于水。
②粉体与酸反应缓慢,和易溶于水。
③柠檬酸()为弱酸;柠檬酸钠()具有强还原性。
(1)制备。在如图装置中将白磷和石灰乳混合,在85℃下搅拌2~3小时,制得,冷却后过滤,滤液通过强酸性阳离子树脂后得到,原理为。
①实验过程中需不断通入,目的是_______。
②溶液可吸收尾气中的,生成Cu和。如图该反应的化学方程式为_______。
③阳离子树脂用5% HCl浸泡可再生,同时生成的副产物为_______(填化学式)。
(2)镀银。镀液制备流程:
调节镀液pH为4~5,加入处理过的氧化镱粉体与,在40℃下搅拌半小时,经过滤、洗涤、干燥得到产品。
①镀银时被氧化为,镀银时反应的离子方程式为_______。
②不直接用溶液和溶液制备,原因是_______。
(3)测定镀层中银含量。补充完整实验方案:用电子天平准确称取样品m g,置于烧杯中,在通风设备里,_______,将沉淀置于干燥器内干燥,用电子天平称量,计算。(必须使用的试剂:2 NaCl溶液、5% 溶液、2% 溶液)
6.(2025·江苏南京·模拟预测)亚硫酰氯(SOCl2)是一种无色或淡黄色液体(熔点-105℃,沸点79℃),有强烈刺激性气味,遇水剧烈反应生成两种酸性气体,常用作脱水剂。
(1)实验室用SCl2、SO2与Cl2在活性炭催化加热条件下制取SOCl2,部分装置(夹持、加热装置略去)如图所示。
①三颈烧瓶中发生反应的化学方程式为_______。
②碱石灰的作用为_______。
(2)测定样品中SOCl2的纯度。准确称量2.55gSOCl2样品,将其完全溶解于300mLNaOH溶液中,发生反应:SOCl2+4NaOH=Na2SO3+2NaCl+2H2O。将反应后的溶液稀释到500mL;取50mL稀释后的溶液于碘量瓶,滴加盐酸至NaOH恰好完全反应;再加入50.00mL0.0500mol·L-1I2溶液充分反应,用0.1000mol·L-1Na2S2O3溶液滴定过量的I2(I2+2Na2S2O3=2NaI+Na2S4O6)。平行滴定三次,反应消耗Na2S2O3溶液的平均体积为20.00mL。则样品中SOCl2的质量分数为_______(写出计算过程)。
(3)实验室常利用SOCl2和FeCl2·4H2O混合加热制取无水FeCl2,但不使用SOCl2与FeCl3·6H2O制取无水FeCl3,其原因是可能发生副反应导致产品不纯。
①SOCl2与FeCl3·6H2O发生副反应的可能原因是_______。
②为验证副反应的可能性,请补充完整实验方案:取少量FeCl3·6H2O于试管中,_______。则证明发生了副反应。(实验中必须使用的试剂:SOCl2、NaOH溶液、K3[Fe(CN)6]溶液)
7.(2025·江苏连云港·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B(OH),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0.8000g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100mL。取出25.00 mL放入锥形瓶中,滴加几滴指示剂,然后用0.1000 moL·L−1盐酸标准溶液滴定,滴定终点时消耗盐酸的体积为20.00mL。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_______。(写出计算过程)
8.(2025·江苏苏州·三模)可用于饮用水消毒,常通过与酸化的反应制备。
(1)制备反应的化学方程式为___________。
(2)已知受热分解温度约为,其他条件不变,研究温度对转化率、收率的影响,结果如图所示。
①当温度高于,随着温度升高,转化率下降的原因是___________。
②当温度高于,随着温度升高,转化率与收率之间的差值有增大趋势的原因是___________。
(3)研究发现在反应过程中加入(掩蔽),收率瞬间降低,但一段时间后又检测到溶液中有存在,最终收率也没有改变。产生该现象的原因可能是___________;验证的实验方法是___________。
(4)测定气体(含有一种能将KI氧化的杂质气体)纯度的实验如下:
I.将标准状况下20mL的气体样品通入过量的碱性KI溶液中充分反应(反应为),滴加溶液将产生的完全消耗(反应为)。
Ⅱ.向反应后的溶液中加入醋酸调至酸性,淀粉作指示剂,用溶液滴定至终点(),此步骤消耗溶液20mL。
①计算气体样品中体积分数___________(写出计算过程)。
②若气体样品中含,测定结果将___________(填“偏大”、“偏小”或“不变”)。
9.(2025·江苏南京·二模)含硫化合物在材料加工、实验室分析中有重要应用。
(1)材料可应用于太阳能电池。向脱硫废液(主要成分为和)中加入溶液回收。
①与、反应生成沉淀和的化学方程式为___________。
②控制溶液的pH,产率如图所示。时,产率随pH减小而降低的原因是___________。
(2)常用于织物漂白。测定样品溶液的浓度:量取25.00mL该溶液于锥形瓶中,加入溶液。待充分反应后,用标准溶液滴定过量的,平行滴定3次,平均消耗标准溶液22.80mL。实验过程中的反应如下:,。
①取用溶液时应选用的仪器是___________(填字母)。
A.25mL量筒 B.50mL量筒 C.25mL酸式滴定管 D.50mL酸式滴定管
②计算样品溶液的物质的量浓度___________(写出计算过程)。
(3)电解溶液可用于测定阿伏伽德罗常数,计算公式为。I为电解电流,t为电解时间,e取,为铜电极减少的质量,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、溶液、秒表、分析天平、直流电源(本实验过程中电流恒为1A)]。
②本实验中不采用铂电极增加的质量来测定,其原因是___________。
10.(2025·江苏·一模)钛铁矿(主要含,还含有SiO2、MgO和FeO)是常见含钛矿石,常用于制取和等物质。
(1)工业上将、焦炭混合后,通入在高温下反应,可以制得、和一种碳氧化合物气体,写出该反应的化学方程式:_____。
(2)设计以钛铁矿、浓硫酸为原料制取的实验方案:____得到。[已知:(灰黑色)可溶于热的浓硫酸生成和;;除HF外,不与任何酸反应.实验中须使用的试剂和仪器有:浓硫酸、蒸馏水、溶液、砂芯漏斗]
(3)利用反应可以制取(装置如下图所示)。已知、的熔沸点如下表所示。将和通过蒸馏法分离后,检验中是否含有少量的方法是:______。
物质
熔点
沸点
其他
-23℃
76℃
与互溶
-25℃
136℃
易水解
(4)将钛铁矿与焦炭高温共热后可得到含、MgO、CaO、、、FeO和Fe的炉渣。为测定其中金属Fe的含量,现进行如下实验:
步骤1:称取2.80g粉碎后的滤渣,加入足量含和邻菲罗啉(抑制的水解)的浸取液,同时调节溶液的pH=4.5,充分反应(此时除金属Fe外,其余含铁化合物不反应)后过滤并洗涤滤渣。
步骤2:将步骤1所得滤液和洗涤液合并,向其中加入稀硫酸和过量的溶液,充分反应后将溶液煮沸约10min,后冷却至室温,加水至100mL。
步骤3:取25mL步骤2所得溶液于锥形瓶中,向其中滴加 2 滴磺基水杨酸指示剂(溶于水呈无色,酸性条 件下遇显紫红色),用浓度为的维生素标准溶液滴定,到达终点时消耗维生素C标准溶液的体积为12.50mL。
实验过程中发生的反应如下:;。
①步骤3滴定终点时的实验现象是_______。
②计算炉渣中金属Fe的质量分数,并写出计算过程_______。
11.(2025·江苏南京·二模)AlI3是一种无色晶体,吸湿性极强,可溶于热的正己烷,在空气中受热易被氧化。
(1)AlI3应用:
下图为一种利用原电池原理设计的测定O2含量的气体传感器示意图,RbAg4I5是只能传导Ag+的固体电解质。O2可以通过聚四氟乙烯膜与碘化铝反应生成Al2O3和I2,通过电池电位计的变化可以测得O2的含量。
①测定O2含量过程中发生的总反应方程式为______。
②给传感器充电时,Ag+向______(填“银”或“多孔石墨”)电极移动。
(2)AlI3的制备:
①实验室可用如图装置制备AlI3。请补充完整AlI3制备的实验流程:
将0.02mol铝和0.01molI2及正己烷加入烧瓶中,排尽装置中空气后,加热回流至_______,得粗产品。[实验中必须使用的试剂和设备:正己烷,蒸发皿,通风设备]
②用上述操作所得粗产品呈浅棕黄色,可能原因是引入了碘单质,请设计实验方案验证________。
(3)AlI3的含量分析:
对粗产品纯化处理后得到产品,再采用银量法测定产品中I-含量以确定纯度。滴定原理为:先用过量AgNO3标准溶液沉淀I-,再以NH4SCN标准溶液回滴剩余的Ag+。已知:
难溶电解质
AgI(黄色)
AgSCN(白色)
溶度积常数Ksp
8.5×10—17
1.0×10—12
称取产品1.0200g,用少量稀酸A溶解后转移至250mL容量瓶,加水定容得待测溶液。准备好滴定管→用移液管准确移取25.00mL待测溶液加入锥形瓶→准确移取25.00mL 4.000×10-2 mol·L-1 AgNO3标准溶液加入锥形瓶→滴加指示剂硫酸铁铵[NH4Fe(SO4)2]溶液→加入稀酸B→用1.000×10-2 mol·L-1 NH4SCN标准溶液滴定→滴定至溶液呈浅红色→读数。
①补充完整准备滴定管的操作:滴定管检漏、___________→_________→装液、赶气泡、调液面、读数。
②三次滴定消耗NH4SCN标准溶液的平均体积为25.20mL,则产品纯度为______。(写出计算过程)
12.(2025·江苏·一模)磷酸锌是一种重要的活性防锈颜料,其制备和含量测定方案如下:
(1)提纯。向含有的溶液中加入可除去,再经处理可得到纯度较高的。
①用数据说明加入可除去的原因_______。[已知:、]
②一定条件下,反应温度对溶液中剩余的浓度、过滤速度的影响如图所示。反应温度选择60℃而不选择50℃的主要原因是_______。
(2)制备。将一定量、和加适量水搅拌溶解,加热至隆起白色沫状物,冷却、抽滤、洗涤,得到。
①该反应的化学方程式为_______。
②检验洗涤完全的实验操作为_______。
(3)测定含量。
①测定含量前需用标准溶液标定溶液的浓度。请补充完整配制标准溶液的实验步骤:_______;轻轻摇动容量瓶,使溶液混合均匀,继续加入蒸馏水至液面离刻度线1~2cm时,改用胶头滴管滴加至液面与刻度线相切,盖好瓶塞,摇匀,装瓶,贴标签。[Zn相对原子质量为65.38。实验中必须使用的试剂和仪器:纯锌、盐酸、精确度为0.0001g的分析天平(如图所示)]。
②将0.4580g磷酸锌样品溶于盐酸,配成100.00mL溶液。移取20.00mL溶液,用溶液滴定至终点(与按1:1反应,杂质不参与反应),平行滴定三次,溶液的平均用量为28.20mL。计算样品中的质量分数_______(写出计算过程)。
13.(2025·江苏·一模)过氧化钙、过氧化铜可用作化工生产的氧化剂和催化剂。
Ⅰ.过氧化钙的制备。
过氧化钙()在室温下稳定。微溶于水,可溶于稀酸生成过氧化氢。实验室制备过氧化钙的过程如下:
(1)“煮沸”的目的是________。
(2)“沉淀”反应的化学方程式为________。
(3)需烘干转化为。烘干时需控温140℃的原因是________。
Ⅱ.过氧化铜的制备。
反应可用于制备黄褐色固体。实验装置与实验用到的试剂如题图所示。
(4)补充完整由胆矾制备过氧化铜的实验步骤:称取和各2.0g于三颈烧瓶中,加入40mL水溶解,________,过滤,洗涤,晾干,称重。
(5)测定产品纯度。
取产品0.1000g与过量酸性溶液完全反应后,溶液呈弱酸性。以淀粉为指示剂,用标准溶液滴定至终点,消耗标准溶液30.00mL。
已知:(未配平),。
计算产品中的纯度________(写出计算过程)。
14.(2025·江苏南京·模拟预测)硫代硫酸钠晶体易溶于水,难溶于乙醇,在中性和碱性环境中稳定,在熔化,分解。用两种方法制取并加以应用。
Ⅰ.制备
方法一:亚硫酸钠法,反应原理:。
实验步骤:称取一定量的固体于烧杯中,溶于煮沸过的蒸馏水。另取过量硫粉,加入少量乙醇充分搅拌均匀后,加到上述溶液中。水浴加热,微沸,反应后趁热过滤。滤液蒸发浓缩、冷却结晶析出晶体。再进行减压过滤、洗涤并低温干燥。
(1)中心硫原子的杂化方式为___________。
(2)向硫粉中加入少量乙醇充分搅拌均匀的目的是___________。
方法二:硫化碱法,装置如下图所示。
(3)①装置C中,将和以的物质的量之比配成溶液再通入,便可制得和。反应的化学方程式为___________。
②三颈烧瓶中两种固体溶解时,需先将固体溶于水配成溶液,再将固体溶于溶液中,其目的是___________。
③实验过程中,C装置中的澄清溶液先变浑浊,后变澄清时生成大量的,一段时间后,再次出现少量浑浊,此时须立刻停止通入。为了保证的产量,实验中通入的不能过量,原因是___________。
Ⅱ.的应用
(4)某消毒液(pH约为5)中含有和两种主要成分。请补充完整用标准溶液测定该消毒液中含量的实验方案:量取5.00mL消毒液于锥形瓶中,加蒸馏水稀释到25.00mL,___________,重复实验2~3次,取实验平均值计算含量。
已知:①时发生反应:;
②时发生反应:;
③。
(须使用的试剂:标准溶液、淀粉溶液、KI溶液、稀硫酸)
15.(2025·江苏·一模)生产印刷电路板所用的蚀刻液成分为等。
(1)蚀刻反应原理为。蚀刻过程中浓度下降,蚀刻能力降低。当通入空气后,即可恢复其蚀刻能力,反应的化学方程式为_______。
(2)利用蚀刻废液可制备。取一定量蚀刻废液和稍过量的溶液加入如下图所示实验装置的三颈瓶中,在搅拌下加热并通入空气,待产生大量沉淀时停止加热,冷却、过滤、洗涤,得到固体。
①向反应液中通入空气,除了使被氧化,另一个作用是_______。
②图中装置的作用是_______。
③检验固体是否洗净干净的实验操作是_______。
(3)利用铜精炼炉渣(含有及)制取该蚀刻液,请补充完整相应的实验方案:取一定量的铜精炼炉渣,_______,得到蚀刻液。(实验中须选用的试剂:、浓氨水)
(4)利用蚀刻废液还可制备(产品中会混有)。测定产品中纯度的方法为:准确称取产品,加适量稀溶解,过滤、洗涤,滤液及洗涤液一并转移至碘量瓶中,加过量溶液,以淀粉溶液为指示剂,用标准溶液滴定至终点,消耗溶液。测定过程中发生下列反应:;Cu2O+2H+=Cu2++Cu+H2O;。计算样品中的纯度_______(写出计算过程;保留小数点后2位有效数字)。
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压轴08 组成、含量测定实验综合题
命题预测
江苏高考组成与含量测定实验综合题作为实验压轴,常以无机物的制备与掉线、有机物制备及纯度分析、矿物/废渣资源化利用为情境,以滴定法(氧化还原、沉淀、配位)、热重分析、气量法为核心手段。试题围绕实验装置、操作步骤、数据处理、误差分析、计算纯度/结晶水数目展开,注重实验逻辑与定量计算结合,考点覆盖指示剂选择、装置作用、离子干扰排除、数据有效性判断,计算量大、细节陷阱多。2026 年命题将继续以新能源材料、复盐晶体、环境样品为载体,强化热重‑成分联用、多步滴定、返滴定、微量测定;突出空白实验、对照实验、误差来源分析;计算向多元素联合定量、结晶水/杂质含量综合计算延伸。实验设计更严谨,数据处理更复杂,对实验原理迁移、精准计算与误差归因能力要求显著提升。
高频考法
1.定量方法考查:以氧化还原滴定、酸碱滴定、沉淀滴定、配位滴定及热重分析为核心,确定物质含量与组成。
2.实验操作与装置:考查滴定操作、仪器选用、装置作用、除杂与干扰排除。
3.数据处理计算:根据实验数据计算质量分数、结晶水数、纯度及物质的量之比。
4.误差分析判断:分析操作不当对测定结果的偏高、偏低影响。
5.实验方案评价:判断方案合理性,评价指示剂选择、空白实验、平行实验的作用与必要性。
知识·技法·思维
考点01 组成、含量测定实验中数据的测定、处理与分析
1.数据测定的常用方法
(1)沉淀法。先将某种成分转化为沉淀,然后称量纯净、干燥的沉淀的质量,再进行相关计算。
(2)测气体体积法。对于产生气体的反应,可以通过测定气体体积的方法测定样品纯度。量气装置的设计:下列装置中,A是常规的量气装置,B、C、D是改进后的量气装置。
(3)测气体质量法。将生成的气体通入足量的吸收剂中,通过称量实验前后吸收剂的质量,求得所吸收气体的质量,然后进行相关计算。
(4)滴定法。即利用滴定操作原理,通过酸碱中和滴定、沉淀滴定和氧化还原反应滴定等获得相应数据后再进行相关计算。
(5)热重法。只要物质受热时发生质量变化,都可以在控制温度的条件下用热重法来研究物质的组成,就是测量物质的质量与温度关系的方法。通过分析热重曲线,可以知道样品及其可能产生的中间产物的组成、热稳定性、热分解情况及生成产物等与质量相联系的信息。
2.数据的采集处理意识
(1)称量固体质量时,中学一般用托盘天平,可估读到0.1 g,精确度要求高的实验中可以用分析天平或电子天平,可精确到0.000 1 g。
(2)测量液体体积时,一般实验中选用适当规格的量筒,可估读到0.1 mL,准确度要求高的定量实验,如中和滴定中选用滴定管(酸式或碱式),可估读到0.01 mL。容量瓶作为精密的定容仪器,用于配制一定物质的量浓度的溶液,一般不能用于量取液体的体积。
(3)气体除了量取外,还可以称量。称气体的质量时一般有两种方法:一种方法是称反应装置在放出气体前后的质量,计算减小值;另一种方法是称吸收装置吸收气体前后的质量,计算增大值。
(4)用pH试纸或pH计(精确到0.01)直接测出溶液的pH,经过计算可以得到溶液中H+或OH-的物质的量浓度。为了数据的准确性,实验中要采取必要的措施,确保离子完全沉淀、气体完全被吸收等,必要时可以进行平行实验,重复测定,然后取平均值进行计算。例如:中和滴定实验中测量酸或碱的体积要平行做2~3次滴定,取体积的平均值求算未知溶液的浓度,但对于“离群”数据(指与其他数据有很大差异的数据)要舍弃,因为数据“离群”的原因可能是操作中出现了较大的误差。
3.滴定要点归纳
(1)实验仪器:酸式滴定管、碱式滴定管、滴定管夹、铁架台、锥形瓶。其中常考的是滴定管,如正确选择滴定管(包括量程),滴定管的检漏、洗涤和润洗,滴定管的正确读数方法等。
(2)操作步骤
①滴定前的准备:查漏、洗涤、润洗、充液(赶气泡)、调液面、读数;②滴定:移液、滴加指示剂、滴定至终点、读数;③计算。
(3)指示剂的选择
类型
滴定过程
指示剂
终点颜色变化
酸碱中
和反应
强酸滴定强碱(或弱碱)
甲基橙
溶液颜色由黄色变为橙色
强碱滴定强酸(或弱酸)
酚酞
溶液颜色由无色变为浅红色
氧化还
原反应
Na2S2O3溶液滴定未知浓度的碘水
淀粉溶液
溶液颜色由蓝色变为无色
酸性KMnO4溶液滴定H2O2(或H2C2O4)溶液
不需要指示剂
溶液颜色由无色变为浅红色
沉淀
反应
AgNO3溶液滴定含Cl-的溶液
K2CrO4溶液
出现淡红色沉淀(Ag2CrO4为砖红色沉淀)
(4)滴定终点的规范描述
①用a mol·L-1的盐酸滴定未知浓度的NaOH溶液,用酚酞作为指示剂,达到滴定终点的现象是当滴入最后半滴盐酸,溶液颜色由红色变为无色,且半分钟内不恢复红色。
②用标准碘溶液滴定溶有SO2的水溶液,以测定水中SO2的含量,应选用淀粉溶液作为指示剂,达到滴定终点的现象是当滴入最后半滴标准碘溶液,溶液颜色由无色变为蓝色,且半分钟内不褪色。
③用标准酸性KMnO4溶液滴定溶有SO2的水溶液,以测定水中SO2的含量,不需要(填“需要”或“不需要”)选用指示剂,达到滴定终点的现象是当滴入最后半滴标准酸性KMnO4溶液,溶液颜色由无色变为浅红色,且半分钟内不褪色。
④用氧化还原滴定法测定TiO2的质量分数:一定条件下,将TiO2溶解并还原为Ti3+,再用KSCN溶液作为指示剂,用NH4Fe(SO4)2标准溶液滴定Ti3+至全部生成Ti4+,滴定Ti3+时发生反应的离子方程式为Ti3++Fe3+===Ti4++Fe2+,达到滴定终点的现象是当滴入最后半滴NH4Fe(SO4)2标准溶液,溶液变为红色,且半分钟内不褪色。
⑤用标准KI溶液滴定含有Fe3+的溶液,应选用KSCN溶液作为指示剂,达到滴定终点的现象是当滴入最后半滴标准KI溶液,溶液红色褪去,且半分钟内不恢复红色。
(5)误差分析:写出计算式,分析操作对V标的影响,由计算式得出对最终测定结果的影响,切忌死记硬背结论。此外对读数视线问题要学会画图分析。
(6)数据处理:正确“取舍”数据,计算“平均”体积,根据反应式确定标准液与待测液浓度和体积的关系,从而列出公式进行计算。
考点02 组成、含量测定实验的计算
1.基于化学方程式的产率/纯度计算——多见于制备实验
(1)计算公式:
①产率 =(实际产量/理论产量)×100%
②纯度 =(纯物质质量/样品总质量)×100%
(2)解题关键:
①过量判断:必须找出限量试剂(不足量的反应物),理论产量必须依据限量试剂计算。
②摩尔质量:计算前必须核对摩尔质量(M)是否准确。
2.掌握计算的两种方法
(1)守恒法:包括质量守恒、电荷守恒、得失电子守恒等。它们都是抓住变化的始态和终态,淡化中间过程,利用某种不变量(如①某原子、离子或原子团不变;②溶液中阴、阳离子所带电荷数相等;③氧化还原反应中得失电子数相等)建立关系式,从而达到简化过程、快速解题的目的。
(2)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,若第一步反应的产物是下一步反应的反应物,可以根据化学方程式,将该物质作为“中介”,找出已知物质和所求物质之间量的关系。
3、解题 “万能四步法”
任何一道实验计算题,都必须按这四步走,杜绝 “列错式、算错数”。
第一步:审清实验流程,写出核心反应
①从题干或流程图中提取主反应方程式或离子方程式。
②若有多步反应,必须用箭头连接,标出物质的量关系。
第二步:确定已知量与未知量
①圈出题目给出的物理量(m、c、V)。
②单位统一:体积V必须换算为 升 (L),即 mL×10−3;质量m单位为克(g);
第三步:建立关系式(核心)
①氧化还原:利用得失电子守恒建立比例。
②原子守恒:利用元素守恒(如1molKFeS2含1molFe)。
③盖斯定律式推导:根据分步反应,消去中间产物,得到最终比例。
第四步:代入计算,规范表达
①先列式后代入数据计算,最后写结果。
②有效数字:结果通常保留2位小数或3位有效数字。
典例·靶向·突破
考向01 以无机化合物制备与提纯为载体的定量测定实验
例1【新情境——无机化合物制备与提纯】(2026·江苏·二模)三水合三草酸铁钾是新一代蓝晒工艺的感光剂。
(1)在光照条件下发生分解,有和生成。
①写出分解反应的化学方程式:_______。
②与_______(填字母)溶液混合光照,可生成蓝色物质。
A. B. C.KSCN
(2)一种以为铁源制备的流程如下:
①“沉铁”完成后,用如图-1所示装置进行过滤、洗涤得到纯净。抽气的目的是_______。
②利用图-2所示装置配制“合成”所需的溶液。当溶液pH为_______(填字母)时停止滴加KOH溶液。已知:,。
A.1.2 B.2.7 C.4.2 D.8.4
③分离得到较纯净产品的操作:将浓缩后的溶液_______。
(3)用下列方法测定产品中铁元素的质量分数,请补充完整实验方案:①准确称取a g样品加入稀硫酸溶解,配成100 mL溶液;②量取25.00 mL溶液置于锥形瓶中,逐滴加入溶液反应至终点;③_______;④计算。(已知该测定过程中过量锌粉不与发生反应。实验中须使用试剂:锌粉、溶液)
【答案】(1) B
(2) 加快过滤速率、固液分离更完全、使沉淀更干燥(答出其中一点即可) B 置于暗处,用冰水冷却结晶后过滤
(3)向滴定后的溶液中加入过量锌粉,充分反应后过滤,用蒸馏水洗涤滤渣,将洗涤滤液与原滤液合并,再用溶液滴定至溶液呈浅红色,记录第二次滴定所消耗溶液的体积。重复滴定2~3次
【分析】制备的流程为:在溶液中加入KOH溶液沉铁得到固体,过滤后在固体中加入溶液合成,最后通过蒸发浓缩,置于暗处用冰水冷却结晶,过滤得到晶体,据此信息解答。
【解析】(1)①在光照条件下发生分解,有和生成,铁元素化合价降低,则中+3价C化合价升高转化为,得到分解的方程式为:;
②见光分解后有产生,能与作用产生蓝色物质的
A.:能把氧化,但不会生成蓝色物质,A不符合题意;
B.:能与发生反应生成蓝色物质,B符合题意;
C.KSCN:与不发生反应,无蓝色物质生成;C不符合题意;
故答案为:B。
(2)①用布氏漏斗进行抽滤,其抽气的目的为:加快过滤速率、固液分离更完全、使沉淀更干燥;②根据题意,目标产物是全部生成,当溶液中溶质只为时,根据酸式盐的,则题干所给的四个选项中,符合的选项为:B;③要分离得到较纯净晶体产品,为防止其长期接触光而分解,其操作为:将浓缩后的溶液置于暗处,用冰水冷却结晶后过滤。
(3)测定产品中铁元素的质量分数的实验方案为:①准确称取a g样品加入稀硫酸溶解,配成100 mL溶液;②量取25.00 mL溶液置于锥形瓶中,逐滴加入溶液反应至终点;③向滴定后的溶液中加入过量锌粉,充分反应后过滤,用蒸馏水洗涤滤渣,将洗涤滤液与原滤液合并,再用溶液滴定至溶液呈浅红色,记录第二次滴定所消耗溶液的体积,重复滴定2~3次;④计算。
情境链接
本题以2026年江苏二模三水合三草酸铁钾的制备与铁含量测定为实验情境,紧扣无机化合物制备、提纯与定量分析的高考实验热点。以铁盐为原料,经沉铁、抽滤、合成、结晶等步骤制备感光剂,围绕光解反应、减压过滤操作、pH 调控、物质分离提纯及氧化还原滴定展开设问。试题综合考查化学方程式书写、实验操作目的、溶度积计算、分离方法选择与定量实验方案设计,融合元素化合物、化学反应原理与化学定量计算。情境贴近蓝晒工艺实际应用,突出实验操作规范性、原理分析与方案设计能力,全面考查科学探究、证据推理与宏观辨识素养,是新高考无机定量实验的典型考法。
考向解码
本考向以三水合三草酸铁钾的制备与定量测定为载体,是高考无机实验综合题的核心命题方向。试题围绕沉铁、抽滤、合成、结晶等制备步骤,以及铁元素质量分数的定量测定,全面考查反应方程式书写、实验操作目的、pH 调控、分离方法、定量实验方案设计等核心考点,融合元素化合物、溶度积计算、氧化还原滴定等多模块知识。试题贴合蓝晒工艺的实际应用,凸显 “科学探究与创新意识” 的化学核心素养,精准对接高考对实验操作、原理分析与方案设计能力的考查要求。
【变式探究】(2026·江苏徐州·二模)硝酸银应用广泛,对其性质及用途的研究具有积极的现实意义。
(1)AgNO3制备
将AgNO3溶液蒸发浓缩可获得AgNO3 固体,实验装置如图1所示。使用真空泵的目的是___________。
(2)制备银氨溶液
在如图2所示装置中,用2%的AgNO3溶液与2%氨水反应可制得银氨溶液。
①滴液漏斗中的溶液是___________。
②反应 AgOH+2NH3[Ag(NH3)2]++OH− 的平衡常数K=___________。
(已知:i.Ksp(AgOH)=2×10−8,[Ag(NH3)2]Ag++2NH3 平衡常数K=6×10−8)
③Ag(NH3)2OH 溶液久置易分解生成Ag3N,该反应的化学方程式为___________。
(3)探究Ag+的氧化性
研究表明 “Ag++Fe2+Fe3++Ag↓” 为可逆反应,请设计实验方案证明该反应为可逆反应:___________。
[可使用的试剂:0.0100 mol⋅L−1 Ag2SO4溶液、0.0100 mol⋅L-1 Fe2(SO4)3 溶液(pH=1)
0.0400 mol⋅L−1 FeSO4溶液 (pH=1)、0.0100 mol⋅L−1 Fe(NO3)3溶液(pH=1)]
(4)水样中Cl-的测定
莫尔法是一种沉淀滴定法,用标准AgNO3溶液滴定待测液,测定待测液中Cl−的浓度。已知:
表格
银盐性质
AgCl
AgBr
AgI
Ag2CrO4
颜色
白
浅黄
黄
砖红
Ksp
2×10-10
5.4×10-13
8.3×10-17
2×10-12
①下列可以作为莫尔法滴定指示剂的是___________。
a.KBr b.KI c.K2CrO4
②取50.00 mL水样,加入指示剂,用浓度为c mol⋅L-1 AgNO3标准溶液滴定,到达滴定终点时消耗的体积为VmL,则样品中Cl-的含量为___________mg/L。
【答案】(1)使体系形成负压,有利于水分在较低温度下蒸发,同时可防止受热分解
(2) 2%氨水 或0.33
(3)取0.0100 mol⋅L−1 Ag2SO4溶液与0.0400 mol⋅L−1 FeSO4溶液 (pH=1)等体积混合,充分反应后,过滤,向滤液中再加入过量的0.0400 mol⋅L−1 FeSO4溶液 (pH=1),若再次出现灰黑色沉淀,则证明原反应为可逆反应
(4) c 710cV
【解析】(1)热稳定性差,温度过高易分解。真空泵可使体系形成负压,有利于水分在较低温度下蒸发,同时可防止受热分解。
(2)①配制银氨溶液的操作是:向2%溶液中逐滴滴加2%氨水,至生成的沉淀恰好溶解,因此滴液漏斗中盛放2%氨水。
② 对反应,平衡常数: 。
③根据原子守恒配平即可得到反应方程式。
(3)可逆反应的特点是不能进行到底,用少量与稍过量充分反应,若反应可逆,则反应后溶液中一定还含有,向反应后溶液中继续加入,反应继续进行生成银单质即可证明,故实验方案为取0.0100 mol⋅L−1 Ag2SO4溶液与0.0400 mol⋅L−1 FeSO4溶液 (pH=1)等体积混合,充分反应后,过滤,向滤液中再加入过量的0.0400 mol⋅L−1 FeSO4溶液 (pH=1),若再次出现灰黑色沉淀,则证明原反应为可逆反应。
(4)①莫尔法滴定时,要求完全沉淀后,再与指示剂生成有色沉淀。、的比更小,会优先沉淀,只有符合:沉淀完全后,与生成砖红色,指示终点,故选c。
② 由知,,,水样体积为,因此含量为。
考向02 以工业矿物/废渣资源化利用为载体的定量测定实验
例2【热点——废液回收】(2025·江苏南通·一模)碘在物质转化与油脂测定中应用广泛。利用含碘废液(含NaI和少量I2)制取单质碘的过程如下:
已知:①碘易升华,在常温下微溶于水;
②K4[Fe(CN)6](亚铁氰化钾)与Cu2+会生成红褐色沉淀。
(1)“制CuI”的实验过程是:向如图所示装有含碘废液的三颈烧瓶中先加入足量的Na2SO3溶液,控制温度60~70℃,通过分液漏斗逐滴滴加CuSO4溶液并不断搅拌,有NaHSO4、Na2SO4和白色的CuI沉淀生成。
①写出生成CuI时发生反应的化学方程式:___________。
②判断滴加CuSO4溶液时,I-已经沉淀完全的方法是___________。
③实验中若不加入Na2SO3,只加入CuSO4溶液,也可得到CuI沉淀,反应的反应为2CuSO4+4NaI=2CuI↓+I2↓+2Na2SO4。则加入Na2SO3的作用是___________。
(2)补充完整制取I2的实验方案:将反应后三颈烧瓶中的上层液体倾析,在颈口A处连接装有浓硝酸的分液漏斗,___________,低温干燥得到单质碘。(实验中可使用的试剂和仪器有:NaOH溶液、K4[Fe(CN)6]溶液、冷水、真空抽滤器)
(3)碘值指100g油脂与I2加成时消耗I2的克数,是衡量油脂不饱和程度的指标。因为I2与油脂反应缓慢,碘值测定时通常用ICl代替I2发生加成反应。由I2制取ICl的化学反应方程式为NaClO3+6HCl+3I2=6ICl+NaCl+3H2O。制取ICl时,NaClO3溶液、浓盐酸、I2三种试剂的混合顺序是___________。(已知氧化性:NaClO3>Cl2>NaIO3)
(4)花生油碘值的测定过程为:称取0.25g花生油于碘量瓶中,加入异己烷,搅拌,再向其中加入25mL 0.05mol·L-1 ICl的乙酸溶液,反应后向其中加入足量KI溶液(与过量ICl反应:ICl+KI=KCl+I2),以淀粉为指示剂,用0.02mol·L-1 Na2S2O3溶液滴定(I2+2Na2S2O3=2NaI+Na2S4O6),终点时消耗Na2S2O3溶液体积为25.00mL。
①实验中加入异己烷的作用是___________。
②判断滴定到达终点的现象是___________。
③该花生油的碘值为___________g。
【答案】(1) 2CuSO4+2NaI+Na2SO3+H2O2CuI↓+2NaHSO4+Na2SO4 静置后,向上层清液中继续滴加CuSO4溶液,无沉淀生成 能将废液中的碘元素最终均转化为CuI,比只加CuSO4可制得更多的CuI
(2)B处连接装有NaOH溶液的尾气吸收装置,不断搅拌下,向三颈烧瓶中逐滴加入浓硝酸,待无红棕色气体生成,将三颈烧瓶中所得混合物用真空抽滤器过滤,用冷水洗涤至最后一次洗涤滤液中加入K4[Fe(CN)6],无红褐色沉淀生成
(3)先将I2与浓盐酸混合,再滴入NaClO3溶液
(4) 溶解花生油和ICl,使其充分混合 当滴入最后半滴标准液,蓝色恰好褪去,且30s不变色 101.6
【分析】含碘废液中的碘离子与加入的亚硫酸钠、硫酸铜在特定温度下反应生成碘化亚铜沉淀等产物;连接好装置,用浓硝酸氧化剩余物质,反应完后过滤、洗涤沉淀,确保无杂质离子,最后低温干燥得单质碘。
【解析】(1)①作还原剂,作氧化剂,根据得失电子守恒、原子守恒可得化学方程式为:。
②因为CuSO4溶液为蓝色,生成的CuI为白色沉淀,若已经沉淀完全,则溶液中不再有反应生成沉淀,所以判断方法是:静置后,向上层清液中继续滴加CuSO4溶液,无沉淀生成。
③不加入,只加入CuSO4溶液时,反应为;而加入后,这样可以使更多的碘元素以碘化亚铜形式存在,提高碘的利用率。
(2)浓硝酸具有强氧化性,能将CuI中的碘元素氧化为碘单质,同时浓硝酸会产生二氧化氮等污染性气体,所以在B处连接装有NaOH溶液的尾气吸收装置,吸收产生的二氧化氮等气体;在不断搅拌下,向三颈烧瓶中逐滴加入浓硝酸,待无红棕色气体生成,说明浓硝酸反应完全,此时将三颈烧瓶中所得混合物用真空抽滤器过滤,得到含碘固体和滤液,用冷水洗涤固体,除去表面的杂质,为了检验是否洗涤干净,可向最后一次洗涤滤液中加入溶液,若无红褐色沉淀生成,说明固体表面不再有等杂质,然后低温干燥得到单质碘。
(3)已知氧化性:,若先将溶液与浓盐酸混合,会发生反应生成氯气,氯气会氧化生成等,不利于的生成,所以制取时,应先将与浓盐酸混合,再滴入溶液。
(4)①花生油难溶于ICl的乙酸溶液,加入异己烷作共溶剂,使其充分混合,便于反应进行。
②反应中有碘单质生成,以淀粉为指示剂,溶液呈蓝色,用溶液滴定碘单质,当滴入最后半滴标准液时,碘单质恰好完全反应,溶液蓝色恰好褪去,且不变色,即为滴定终点。
③根据反应,可得关系式。 ,则与过量ICl反应生成的的物质的量,加入的ICl的物质的量,则与花生油反应的ICl的物质的量。 根据碘值的定义,油脂与加成时消耗的克数,由ICl与花生油反应的化学计量关系可知,与花生油反应的ICl的物质的量等于与花生油反应相当于消耗的物质的量,所以该花生油的碘值为:。
情境链接
本题以2025年江苏南通一模含碘废液资源化回收制取单质碘为真实工业情境,紧扣工业废弃物循环利用与定量分析的高考实验热点方向。题干围绕含碘废液(含 NaI、少量 I₂)的回收工艺,设计 CuI 沉淀制备、碘单质提纯、ICl 试剂合成、花生油碘值测定等多模块实验,全面考查化学方程式书写、沉淀完全检验、实验操作设计、滴定分析等核心考点。试题融合元素化合物性质、氧化还原反应、滴定定量计算、实验方案设计等多模块知识,对接高考以工业废渣 / 废液资源化利用为载体的定量实验综合题命题趋势,考查科学探究、证据推理与变化观念等核心素养,凸显化学在资源循环、食品检测领域的应用价值,符合新高考对实验综合能力的考查要求。
考向解码
本考向以含碘废液回收制碘的工业实验为载体,是高考无机定量实验综合题的核心命题方向。试题围绕 CuI 制备、碘提纯、ICl 合成、碘值测定等环节,全面考查方程式书写、沉淀检验、实验方案设计、滴定计算等核心考点,融合氧化还原、定量分析、实验操作等多模块知识。试题贴合工业废液资源化的真实场景,凸显 “科学探究与创新意识” 的核心素养,精准对接高考对实验原理、操作与定量计算能力的考查要求。
【变式探究】(2025·江苏苏州·三模)单宁酸()-硫酸体系中,低品位软锰矿(质量分数为29%)中的)可被还原为而浸出。其浸出过程如图所示。
(1)当完全水解,生成的葡萄糖和没食子酸物质的量之比为:__________。
(2)写出葡萄糖还原生成的离子反应方程式:__________。
(3)浸出前后软锰矿与浸取渣的X-射线衍射图如图所示,衍射峰的强度能一定程度反映晶体的质量分数等信息。指出图中对应衍射峰强度变化的原因:__________。
(4)为测定一定条件下该低品位软锰矿中锰元素的浸出率,进行如下实验:
准确称取m g软锰矿试样,加入一定量硫酸和单宁酸,水浴加热并充分搅拌,一段时间后过滤,将滤液冷却后加水定容至2L,量取20.00mL溶液于锥形瓶中,向锥形瓶中加入足量磷酸作稳定剂,再加入2mL高氯酸,边加边摇动,使完全氧化为,加热溶液至无气体产生,冷却后用浓度为的溶液滴定至终点,消耗溶液的体积为V mL。
①实验室现配溶液的浓度与计算值存在误差,为提高测量结果的精确度,滴定前需要对现配溶液进行的补充实验是__________。
②计算该条件下软锰矿中锰元素的浸出率__________。[。写出计算过程]
(5)下,控制单宁酸用量和反应时间相同,测得对锰元素浸出率的影响如图所示。时,锰元素浸出率降低的可能原因是__________。
【答案】(1)1:10
(2)
(3)酸浸过程中,Fe2O3被酸溶,部分MnO2被还原,固体总质量减少;SiO2不发生反应,质量分数变大,衍射峰强度变大
(4) 使用K2Cr2O7基准试剂对溶液的实际浓度进行标定
(5)c(H+)浓度过大,抑制了单宁酸的水解,没食子酸和葡萄糖的浓度降低,MnO2的还原速率减慢
【解析】(1)设完全水解,生成的没食子酸xmol、葡萄糖ymol,根据C守恒:7x+6y=76,没食子酸、葡萄糖比单宁酸分子中多的氧、氢原子都由水提供,则:,解得x=10,y=1,生成的没食子酸和葡萄糖物质的量之比为10:1;
(2)葡萄糖还原生成,根据得失电子守恒,离子反应方程式为:;
(3)由图可知,酸浸过程中,Fe2O3被酸溶,部分MnO2被还原,固体总质量减少;SiO2不发生反应,质量分数变大,衍射峰强度变大;
(4)①为提高测量结果的精确度,滴定前需要使用K2Cr2O7基准试剂对溶液的实际浓度进行标定;
②每20.00mL浸出滤液中:,mg软锰矿浸出滤液中,浸出的:,软锰矿中锰元素浸出率:;
(5)由图可知,c(H+)浓度过大,抑制了单宁酸的水解,没食子酸和葡萄糖的浓度降低,MnO2的还原速率减慢,所以时,锰元素浸出率降低。
考向03 以有机实验与有机合成为载体的定量测定实验
例3【热点——有机物的合成】(2025·江苏盐城·三模)甲苯是重要的有机原料,某化学兴趣小组利用甲苯为主要原料,进行下列实验:
Ⅰ.利用如图所示装置制备对溴甲苯,并证明该反应为取代反应。
(1)冷凝管中冷水从___________(填“a”或“b”)进,实验过程中使用了40mL甲苯(约为0.38mol)和30mL液溴(约为0.58mol),则选用的仪器M的最合理规格为___________(填标号)。
A.100mL B.200mL C.250mL D.500mL
(2)请写出甲苯与液溴生成对溴甲苯的化学方程式___________。
(3)乙中的作用为___________。能说明该反应是取代反应而不是加成反应的实验现象为___________。
(4)实验过程中进行的分步操作如下,合理的顺序为___________(填标号)。若最后得到对溴甲苯51.98g,则该实验的产率约为___________(保留两位有效数字)。
A.检查装置气密性 B.连接好装置 C.将甲苯和液溴滴入 D.将NaOH溶液滴入
E.接通冷凝水 F.将M中混合物过滤、分液、蒸馏
Ⅱ.苯甲酸是一种化工原料,常用作制药和染料的中间体,也用于制取增塑 剂和香料等。实验室合成苯甲酸的原理、有关数据及装置示意图如下:
反应过程:
反应试剂、产物的物理常数如下:
名称
性状
熔点/℃
沸点/℃
密度/g·mL-1
溶解度/g
水
乙醇
甲苯
无色液体、易燃易挥发
-95
110.6
0.8669
不溶
互溶
苯甲酸
白色片状或针状晶体
122.4[1]
248
1.2659
微溶[2]
易溶
已知:[1]100 ℃左右开始升华。
[2]苯甲酸在 100 g 水中的溶解度:4 ℃,0.18 g;18 ℃,0.27 g;75 ℃,2.2 g。
按下列合成步骤回答问题:
(5)苯甲酸制备:
如图在250 mL三颈烧瓶中放入2.7 mL甲苯和100 mL水,控制100℃机械搅拌溶 液,在石棉网上加热至沸腾。从冷凝管上口分批加入8.5 g高锰酸钾(加完后用少量水冲洗冷凝管内壁),继续搅拌,静置发现不再出现___________现象时,停止反应。装置a的作用除上述外,另一主要作用是___________, 已知加入高锰酸钾时发生的反应为:
+2KMnO4+2MnO2↓+H2O+KOH
(6)分离提纯:
除杂。将反应混合物加入一定量亚硫酸氢钠溶液使紫色褪去,高锰酸钾的还原产物为黑色难溶性MnO2,此时反应的离子方程式为___________。
【答案】(1) a B
(2)
(3) 吸收HBr气体中的Br2 和甲苯蒸气 丙中产生淡黄色沉淀
(4) BAECDF 80%
(5) 分层 冷凝回流
(6)
【分析】甲中甲苯与溴单质发生取代反应,生成对溴甲苯和HBr,通过乙装置吸收挥发的溴和甲苯后,生成气体进入丙中,硝酸银溶液用于检验溴化氢,丁装置吸收多余的HBr,防止污染环境;
【解析】(1)冷凝管中冷水下进上出,冷凝效果好,则从a进;实验过程中使用了40mL甲苯(约为0.38mol)和30mL液溴(约为0.58mol),总体积为70mL,液体体积一般要小于三分之二、大于三分之一,则选用的仪器M的最合理规格为B.200mL;
(2)甲苯与溴单质发生取代反应生成对溴甲苯和HBr,催化剂为,化学方程式为;
(3)由于HBr中可能混有挥发的溴和甲苯,故要使混合气体通入四氯化碳除去溴,防止对HBr的检验造成干扰,同时吸收甲苯蒸气,装置乙中所盛放的四氯化碳的作用是吸收HBr气体中的Br2和甲苯蒸气;装置丙中有淡黄色沉淀生成时,说明反应生成了HBr,则说明该反应是取代反应而不是加成反应;
(4)实验过程中进行的分步操作如下,合理的顺序为:连接好装置,A.检查装置气密性,防止漏气,E.接通冷凝水, C.将甲苯和液溴滴入,进行反应,D.将NaOH溶液滴入,除去过量的溴单质,F.将M中混合物过滤、分液、蒸馏,得到产物;故为:BAECDF;若最后得到对溴甲苯51.98g,实验过程中使用了40mL甲苯(约为0.38mol)和30mL液溴(约为0.58mol),理论生成0.38mol对溴甲苯,则该实验的产率约为;
(5)甲苯不溶于水会分层,反应生成的苯甲酸钾易溶于水,所以反应后的混合溶液不再分层,说明甲苯完全反应;装置a能冷凝回流水蒸气、甲苯蒸气,防止甲苯的挥发而降低产品产率;
(6)反应后混合物中含有氢氧化钾,亚硫酸氢钠有还原性,能还原高锰酸钾生成二氧化锰、硫酸钾和水,则其反应的离子方程式为:。
情境链接
本题以2025 年江苏盐城三模甲苯有机合成与实验探究为综合情境,聚焦有机实验与定量分析的高考热点方向。题干以甲苯为原料,设计对溴甲苯制备与取代反应验证、苯甲酸合成两大核心实验,融合有机取代、氧化、蒸馏、结晶等核心操作。试题围绕冷凝水流向、仪器规格选择、反应方程式书写、实验操作顺序、产率计算、分离除杂及离子方程式书写展开,综合考查有机反应机理、实验装置功能、产率分析及后处理操作。贴合有机化工合成的真实实验流程,凸显有机合成与实验分析的深度融合,精准对接高考对有机实验综合能力、定量计算及科学探究素养的考查要求。
考向解码
本考向以甲苯有机合成及性质验证为载体,是高考有机实验综合题的核心命题方向。试题涵盖对溴甲苯制备、苯甲酸合成两大模块,全面考查有机反应方程式书写、装置选择与操作规范、实验现象分析、产率计算及分离除杂等核心考点。融合有机反应机理、蒸馏提纯、氧化还原滴定等多维度知识,贴合有机合成的真实实验场景。凸显 “科学探究与创新意识” 的化学核心素养,精准对接高考对有机实验操作、原理分析与定量计算能力的考查要求。
【变式探究】(2025·江苏·模拟预测)I2和AlI3在有机反应中应用广泛。
(1)I2与CH3COCH3在碱性条件下反应可生成CHI3沉淀、CH3COO-、I-和水。写出该反应的离子方程式:___________。
(2)AlI3为无色晶体,易升华和潮解,可溶于正丁烷和热的正己烷,在空气中受热易被氧化。实验室可用如图所示装置制取AlI3。
①将0.01mol I2、0.02molAl和少量正丁烷加入烧瓶中,排尽空气后,加热烧瓶一段时间。判断反应已完成的实验现象为:___________。
②反应后,将烧瓶内混合物过滤,所得滤液在通风橱内浓缩冷却后有晶体析出。浓缩时不能等到出现晶膜才停止,原因是:___________。
③变质的AlI3中会混有Al2O3和I2,设计用正己烷提纯AlI3的实验方案:___________。
(3)实验室常用滴定法测定AlI3样品的纯度(杂质不参与反应)。
①补充完整测定的实验方案:称取1.0200g,样品,加水溶解后定容至250mL,取25.00mL于锥形瓶中,加入25.00mL 0.0400mol·L-1 AgNO3溶液(过量),充分反应后静置,___________,读出NH4SCN溶液体积,___________,测得消耗NH4SCN标准溶液的平均体积为25.60 mL,则产品纯度为___________。(写出计算过程)[已知Ksp(AgI,黄色)=8.5×10-17;Ksp(AgSCN,白色)=1.0×10-12.实验中须使用的试剂:NH4Fe(SO4)2溶液、0.0100 mol·L-1NH4SCN标准液]
②终点读数时,若俯视装有NH4SCN标准液的滴定管,则最终所测样品的纯度将___________(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
【答案】(1)
(2) 烧瓶内液体变为无色 晶膜中AlI3会被空气中氧气氧化 向变质的固体中加入热的正己烷至固体不再溶解,趁热过滤,将所得滤液冷却至析出大量固体,过滤,用冷的正己烷洗涤、真空干燥得AlI3晶体
(3) 滴加2~3滴NH4Fe(SO4)2溶液,用标准液滴定,至溶液恰好变为浅红色且半分钟内不变色 重复滴定操作2-3次
99.2% 偏大
【分析】将I2、Al和少量正丁烷加入烧瓶中,加热一段时间,制备AlI3。
【解析】(1)I2与CH3COCH3在碱性条件下反应可生成CHI3沉淀、CH3COO-、I-和水,该反应的离子方程式为。
(2)①将0.01molI2、0.02molAl和少量正丁烷加入烧瓶中,排尽空气后,加热烧瓶一段时间,判断反应已完成的实验现象为烧瓶内液体变为无色,故答案为:烧瓶内液体变为无色;
②反应后,将烧瓶内混合物过滤,所得滤液在通风橱内浓缩冷却后有晶体析出,浓缩时不能等到出现晶膜才停止,原因是晶膜中AlI3会被空气中的氧气氧化,故答案为:晶膜中AlI3会被空气中的氧气氧化;
③变质的AlI3中会混有Al2O3和I2,设计用正己烷提纯AlI3的实验方案为:向变质的固体中加入热的正己烷至固体不再溶解,趁热过滤,将所得滤液冷却至析出大量固体,过滤,用冷的正己烷洗涤、真空干燥得AlI3晶体, 故答案为: 向变质的固体中加入热的正己烷至固体不再溶解,趁热过滤,将所得滤液冷却至析出大量固体,过滤,用冷的正己烷洗涤、真空干燥得AlI3晶体;
(3)①称取一定质量样品,加水溶解后定容至2500 mL,取25.00mL于锥形瓶中,加入25mL 0.0400mol·L-1AgNO3溶液(过量,目的是将碘离子完全沉淀),充分反应后静置,滴加2~3滴NH4Fe(SO4)2溶液(做指示剂),用标准液滴定(滴定过量的银离子),至溶液恰好变为浅红色且半分钟内不变色 重复滴定操作2-3次,读数,计算,重复滴定操作和计算三次,计算平均值;
NH4SCN标准溶液物质的量为剩余物质的量为,与反应的物质的量为,==,,样品的纯度==;
②终点读数时,若俯视装有NH4SCN标准液的滴定管,会导致读取的NH4SCN溶液体积偏小,计算出的消耗NH₄SCN的物质的量偏小,从而算出剩余的的物质的量偏小,与反应的的物质的量偏大,最终导致测得的样品纯度偏大。
1.(25-26高三上·江苏苏州·月考)纳米铜用途广泛,可用次磷酸()还原柠檬酸铜钠制备。
已知:①为一元弱酸;在一定条件下可分解:。
②易溶于水。
③与柠檬酸根离子可形成配位离子。
(1)制备次磷酸。在如图所示装置中将白磷和石灰乳混合,在85℃下搅拌2~3小时,制得,冷却后过滤,滤液通过强酸性阳离子树脂后得到。实验装置中溶液的作用是______。
(2)制备柠檬酸铜钠[]。制备过程如图所示:
①基态的核外电子排布式为______。
②加入溶液的作用是______。
(3)制备纳米铜。
在敞开体系中,向柠檬酸铜钠溶液中加入稀调节溶液pH为4~6,加入一定量,在50~70℃时反应半小时,经过滤、洗涤、干燥得到产品。
①调pH后的溶液中的将氧化为,反应的离子方程式为______。
②的实际用量远大于理论值的原因是______。
(4)经过还原后所得的纳米铜中含有难溶的,欲测定产品中的百分含量,请补充完整以下实验方案:用电子天平准确称取一定质量的样品,置于烧杯中,______,将沉淀灼烧至恒重后,用电子天平称量,计算。(已知:。必须使用的试剂:溶液、溶液、溶液、蒸馏水)
【答案】(1)吸收产生的PH3气体
(2) 作氧化剂氧化,促进CuS溶解
(3) 部分在酸性条件下容易发生歧化反应,部分被氧气氧化
(4)在通风设备里,向烧杯中加入过量的溶液,充分搅拌反应,过滤,洗涤,用蒸馏水洗涤固体2-3次,洗涤液和滤液合并,向滤液中滴加溶液至上层清液不再产生沉淀,过滤,多次洗涤至向最后一次洗涤滤液中滴加溶液无沉淀
【解析】(1)将白磷和石灰乳混合,在85℃下搅拌2~3小时,制得,冷却后过滤,滤液通过强酸性阳离子树脂后得到。根据已知信息可知过程中会产生PH3气体,用溶液吸收产生的PH3气体。
(2)①基态Cu原子核外有29个电子,Cu的核外电子排布式为,基态的核外电子排布式为;
②柠檬酸钠具有强还原性,加入溶液的作用是作氧化剂氧化,促进CuS溶解。
(3)被氧化为,反应的离子方程式为;
根据题干信息,的实际用量远大于理论值的原因是部分在酸性条件下容易发生歧化反应,部分被氧气氧化。
(4)测定,补充完整实验方案:用电子天平准确称取样品m g,置于烧杯中,在通风设备里,向烧杯中加入过量的溶液,充分搅拌反应,过滤,洗涤,用蒸馏水洗涤固体2-3次,洗涤液和滤液合并,向滤液中滴加溶液至上层清液不再产生沉淀,过滤,多次洗涤至向最后一次洗涤滤液中滴加溶液无沉淀,将沉淀灼烧至恒重后,用电子天平称量,计算。
2.(25-26高三上·江苏南京·开学考试)过氧化钙是一种多功能化工产品,常用作消毒剂、供氧剂。
已知:①微溶于水,能溶于酸,在碱性溶液中能稳定存在;
②在室温下稳定,受热易分解成CaO和。
(1)的制备。实验室由制备的流程如下:
①步骤Ⅰ中“煮沸”可除去溶液中的___________(填化学式),进而提高的纯度。
②步骤Ⅰ在如题图-1的装置中完成,
主要发生反应:
;已知25℃下。计算25℃下的___________(填数值)。滴液漏斗中应盛有的试剂是___________(填序号)。
A.溶液 B.和的混合溶液
③步骤Ⅲ中用冰水洗涤沉淀,检验洗涤是否完全的方法是___________。
④步骤Ⅳ中需控温105℃烘干的原因是___________。
(2)纯度的测定。采用量气法可测定的纯度(假设杂质不产生气体),装置如题图-2所示(部分装置已省略)。
①在25℃和101 kPa条件下,气体摩尔体积___________(填“>”“<”或“=”)。
②请补充完整实验方案:在25℃和101 kPa条件下,准确称取样品,按题图-2所示装配好药品和装置,确认气密性良好后,___________,计算气体体积的平均值,代入公式计算样品纯度。(实验中必须使用的仪器:酒精灯)
【答案】(1) A 取少量最后一次洗涤滤液,向其中加入稀硝酸酸化,再滴加少量溶液,若无白色沉淀产生,则表明已洗涤干净 温度过低,中的结晶水不能完全脱除,温度过高,会使得分解生成CaO和
(2) > 调节水准管使两边液面相平,读取量气管内液面刻度数值;点燃酒精灯,加热试管至量气管中液体不再下降;冷却至25℃,调节水准管使两边液面相平,读取量气管内液面刻度数值;重复上述操作进行多次实验
【分析】碳酸钙和稀盐酸反应生成氯化钙,加入氨水、过氧化氢反应后静置、过滤、洗涤得到过氧化钙晶体,烘干得到过氧化钙;
【解析】(1)①步骤I中盐酸和碳酸钙生成的二氧化碳会溶于溶液中,“煮沸”可除去溶液中的,进而提高的纯度。
②,;
将和的混合溶液滴入氯化钙溶液中,钙离子浓度较大,钙离子会和氢氧根离子生成溶解度较小的氢氧化钙沉淀,导致产品不纯,故应将溶液滴入和的混合溶液中,故滴液漏斗中应盛有的试剂是A.溶液;
③步骤Ⅲ中检验洗涤是否完全,就是检验最后一次洗涤液中是否含氯离子,故方法是取少量最后一次洗涤滤液,向其中加入稀硝酸酸化,再滴加少量溶液,若无白色沉淀产生,则表明已洗涤干净;
④步骤Ⅳ中烘干使得失去结晶水得到,在室温下稳定,受热易分解成CaO和,故需控温105℃烘干的原因是温度过低,中的结晶水不能完全脱除,温度过高,会使得分解生成CaO和;
(2)①25℃大于标况的0℃,温度升高,气体体积膨胀,则25℃和101 kPa条件下,气体摩尔体积>。
②在读数时,应该确认气密性良好后,调节水准管使两边液面相平,从而避免因为液差而导致的读数误差;故实验方案为:确认气密性良好后,调节水准管使两边液面相平,读取量气管内液面刻度数值;点燃酒精灯,加热试管至量气管中液体不再下降;冷却至25℃,调节水准管使两边液面相平,读取量气管内液面刻度数值;重复上述操作进行多次实验,计算气体体积的平均值,代入公式计算样品纯度。
3.(25-26高三上·江苏镇江·开学考试)氯化铬晶体()是一种重要的工业原料。
已知:①不溶于乙醚,易溶于水、乙醇,易水解。②甲醇易挥发。
(1)由铬酸钠()制备,实验装置如图-1所示。
Ⅰ.将铬酸钠、足量的稀硫酸依次加入三颈烧瓶中;
Ⅱ.向三颈烧瓶滴加甲醇,升温至继续反应三小时;
Ⅲ.待反应液冷却后,用溶液调节,得到沉淀;
Ⅳ.将所得沉淀经系列操作后,得到晶体。
①仪器M的名称是___________。
②步骤Ⅱ中有生成,写出该反应的离子方程式___________。
③步骤Ⅱ中选用甲醇作还原剂而不用乙醇的原因___________。
④(Ⅲ)的存在形态的物质的量分数随溶液的分布如图-2所示,步骤Ⅲ中缓慢滴加溶液调节___________。
(2)请补充完整步骤Ⅳ中由沉淀制得的实验方案:
将步骤Ⅲ中得到的沉淀___________,得到晶体。实验中须使用的试剂:溶液、乙醚。
(3)测定氯化铬晶体()的质量分数。
Ⅰ.称取样品0.7400g,加水溶解并配成250.0mL的溶液。
Ⅱ.移取25.00mL样品溶液于带塞的锥形瓶中,加热至沸后加入稍过量的,再加入过量的硫酸酸化,稀释并加热煮沸,将氧化为,待溶液中的氧气充分溢出;再加入过量固体,加塞摇匀,使铬完全转化为。
Ⅲ.加入淀粉溶液,用标准溶液滴定至终点,平行测定3次,平均消耗标准溶液。
已知反应:(未配平);。
计算的质量分数(写出计算过程)___________。
【答案】(1) (球形)冷凝管 还原相同物质的量的 [或],消耗甲醇的量更少;用甲醇作还原剂生成会逸出,用乙醇作还原剂生成乙酸,增加步骤Ⅲ中的用量 pH=6
(2)溶于足量溶液中,(充分反应后)蒸发浓缩、冷却结晶,过滤,用乙醚洗涤,干燥后得到晶体
(3)90%
【分析】本实验的目的是制备CrCl3•6H2O,将反应物依次加入三颈烧瓶中,得到混合溶液,然后在酸性环境中,利用甲醇将工业铬酸钠还原为Cr3+,蒸馏除去剩余甲醇,待反应液冷却后,用NaOH溶液调节pH,得到Cr(OH)3沉淀,过滤后多次洗涤沉淀,经系列处理得到CrCl3•6H2O晶体。
【解析】(1)①仪器M的名称是(球形)冷凝管;
②根据题意,酸性环境中平衡正向移动,转化为,将甲醇氧化为CO2,自身还原为Cr3+,故离子方程式为:;
③步骤Ⅱ中选用甲醇作还原剂而不用乙醇的原因:还原相同物质的量的 [或],消耗甲醇的量更少;用甲醇作还原剂生成会逸出,用乙醇作还原剂生成乙酸,增加步骤Ⅲ中的用量;
④由图知,当pH=6时,的质量分数最大,故步骤Ⅲ中应缓慢滴加溶液将pH调至6;
(2)将步骤到Ⅲ中得到的沉淀溶于足量溶液中,(充分反应后)蒸发浓缩、冷却结晶,过滤,用乙醚洗涤,干燥后,得到晶体。
(3)根据反应的方程式有关系式:
=
CrCl3·6H2O的质量分数=。
4.(2025·江苏盐城·模拟预测)亚碲酸钠()在有机合成和细菌学中有重要应用。
Ⅰ.实验室制备亚碲酸钠
以固体(难溶于水)、NaOH溶液、溶液为原料,利用甲、乙装置制备亚碲酸钠。
已知:①;
②难溶于水,亚碲酸钠易溶于水,碲酸钠()难溶于水。
(1)若反应中中Cu元素均转化成,则90℃时制备亚碲酸钠的离子反应方程式为___________。
(2)仪器a的名称为___________。其他条件相同时,适当增加溶液的浓度,可提高碲元素的浸出率,但溶液的浓度过大,碲元素的浸出率减小的原因可能是___________。
(3)所得滤渣的成分主要含有CuO、,可将CuO、还原,回收Cu。为确定还原剂添加量,通过如下实验方案测定滤渣中CuO、的质量分数。
a.取两份质量均为1.000g的滤渣;
b.一份加足量稀硝酸,溶解后过滤(杂质不与稀硝酸反应)。测得溶液中;
c.另一份加足量稀盐酸,溶解后过滤(杂质不与盐酸反应),测得溶液中。
则滤渣中CuO的质量分数为___________。(写出计算过程)
Ⅱ.工业上从阳极泥中提取亚碲酸钠的工艺流程如下
(4)600K左右时,向阳极泥中加入一定浓度溶液“焙烧”,单质Te转化为TeO2的化学方程式为___________。
(5)检验“还原”过程中是否过量的简单实验方案为___________。
(6)常温下,往1mol/L溶液中滴加盐酸,当溶液pH=5时,溶液中___________。(已知:的、)
【答案】(1)
(2) 三颈烧瓶 溶液浓度过大,碲元素被氧化成难溶的,使浸出率减小
(3)16%
(4)
(5)取少量还原后的溶液于试管中,加入稀,若有气体产生,则过量,反之不过量
(6)5:1
【分析】固体(难溶于水)、NaOH溶液和溶液在三颈烧瓶内混合,发生氧化还原反应生成亚碲酸钠,难溶于水,亚碲酸钠易溶于水,碲酸钠()难溶于水,根据题干信息可知,通过过滤操作可将杂质滤出出去,据此答题。
【解析】(1)若反应中中Cu元素均转化成,同时形成,次氯酸钠被还原,根据得失电子守恒及电荷守恒,离子方程式:;
(2)根据仪器a结构特征可知为三颈烧瓶;溶液的浓度过大,碲元素被氧化成难溶的,浸出率减小;
(3)氧化亚铜和稀硝酸反应的离子方程式:,氧化铜和稀硝酸反应的离子方程式:,氧化亚铜和稀盐酸反应的离子方程式:,氧化铜和稀盐酸反应的离子方程式: ,结合题意可以得到氧化铜、氧化亚铜和稀硝酸反应时,铜元素全部转化为二价铜离子,可以得到,而氧化铜、氧化亚铜和稀盐酸反应时,部分铜元素转化为铜离子,即,另一部分铜元素以单质铜的形式存在,即单质中,结合得到,,根据铜元素守恒可知,滤渣中CuO的质量分数:;
(4)向阳极泥中加入一定浓度溶液“焙烧”,单质Te转化为,硫酸被还原为二氧化硫:;
(5)若过量,加入稀硫酸,根据强酸制弱酸反应原理可生成二氧化硫气体,具体实验操作:取少量还原后的溶液于试管中,加入稀,若有气体产生,则过量,反之不过量;
(6)常温下,往1mol/L溶液中滴加盐酸,当溶液pH=5时, ,则5:1。
5.(2025·江苏泰州·模拟预测)利用在氧化镱()粉体表面镀银制备银基氧化物触点材料。
已知:
①在空气中易自燃,常储存在水中;为一元弱酸;易溶于水。
②粉体与酸反应缓慢,和易溶于水。
③柠檬酸()为弱酸;柠檬酸钠()具有强还原性。
(1)制备。在如图装置中将白磷和石灰乳混合,在85℃下搅拌2~3小时,制得,冷却后过滤,滤液通过强酸性阳离子树脂后得到,原理为。
①实验过程中需不断通入,目的是_______。
②溶液可吸收尾气中的,生成Cu和。如图该反应的化学方程式为_______。
③阳离子树脂用5% HCl浸泡可再生,同时生成的副产物为_______(填化学式)。
(2)镀银。镀液制备流程:
调节镀液pH为4~5,加入处理过的氧化镱粉体与,在40℃下搅拌半小时,经过滤、洗涤、干燥得到产品。
①镀银时被氧化为,镀银时反应的离子方程式为_______。
②不直接用溶液和溶液制备,原因是_______。
(3)测定镀层中银含量。补充完整实验方案:用电子天平准确称取样品m g,置于烧杯中,在通风设备里,_______,将沉淀置于干燥器内干燥,用电子天平称量,计算。(必须使用的试剂:2 NaCl溶液、5% 溶液、2% 溶液)
【答案】(1) 赶出三颈烧瓶内的空气,同时阻止反应过程中空气再次进入装置,防止白磷自燃
(2) 或 柠檬酸钠()具有强还原性,可以被氧化
(3)向烧杯中加入一定体积的5% 溶液,充分搅拌反应,过滤,洗涤,合并滤液,向滤液中加入足量2 NaCl溶液,充分反应后静置,过滤,多次洗涤至向最后一次洗涤滤液中滴加2% 溶液无沉淀
【分析】白磷易燃,制备过程需不断通入惰性气体排除装置内空气,反应副产物为磷化氢,使用硫酸铜溶液即可吸收;镀银时,将银离子转化为配合离子可大大降低其氧化性,降低副反应的可能。
【解析】(1)①白磷在空气中容易自燃,通入N2的目的是排除装置内空气,防止白磷自燃;
②硫酸铜吸收磷化氢的反应方程式为:;
③由题干信息,阳离子树脂反应后转化为,与HCl反应生成的副产物为CaCl2。
(2)①柠檬酸为弱酸,镀银时反应的离子方程式为或;
②不直接用AgNO3溶液和Na3C6H5O7溶液制备[Ag(C6H5O7)]2−的原因是柠檬酸钠具有强还原性,可以被Ag+氧化,先将Ag+转化为银氨配离子大大降低了Ag+的氧化性。
(3)根据提供的试剂,测定原理是将Ag转化为不溶硝酸的沉淀AgCl,最后称量得到沉淀AgCl的质量,所缺步骤为:向烧杯中加入一定体积的5% HNO3溶液,充分搅拌反应,过滤,洗涤,合并滤液,向滤液中加入足量2 mol⋅L−1 NaCl溶液,充分反应后静置,过滤,多次洗涤至向最后一次洗涤滤液中滴加2% AgNO3溶液无沉淀。
6.(2025·江苏南京·模拟预测)亚硫酰氯(SOCl2)是一种无色或淡黄色液体(熔点-105℃,沸点79℃),有强烈刺激性气味,遇水剧烈反应生成两种酸性气体,常用作脱水剂。
(1)实验室用SCl2、SO2与Cl2在活性炭催化加热条件下制取SOCl2,部分装置(夹持、加热装置略去)如图所示。
①三颈烧瓶中发生反应的化学方程式为_______。
②碱石灰的作用为_______。
(2)测定样品中SOCl2的纯度。准确称量2.55gSOCl2样品,将其完全溶解于300mLNaOH溶液中,发生反应:SOCl2+4NaOH=Na2SO3+2NaCl+2H2O。将反应后的溶液稀释到500mL;取50mL稀释后的溶液于碘量瓶,滴加盐酸至NaOH恰好完全反应;再加入50.00mL0.0500mol·L-1I2溶液充分反应,用0.1000mol·L-1Na2S2O3溶液滴定过量的I2(I2+2Na2S2O3=2NaI+Na2S4O6)。平行滴定三次,反应消耗Na2S2O3溶液的平均体积为20.00mL。则样品中SOCl2的质量分数为_______(写出计算过程)。
(3)实验室常利用SOCl2和FeCl2·4H2O混合加热制取无水FeCl2,但不使用SOCl2与FeCl3·6H2O制取无水FeCl3,其原因是可能发生副反应导致产品不纯。
①SOCl2与FeCl3·6H2O发生副反应的可能原因是_______。
②为验证副反应的可能性,请补充完整实验方案:取少量FeCl3·6H2O于试管中,_______。则证明发生了副反应。(实验中必须使用的试剂:SOCl2、NaOH溶液、K3[Fe(CN)6]溶液)
【答案】(1) SO2+SCl2+Cl22SOCl2 吸收逸出的SO2与Cl2,防止污染环境;防止空气中的水进入装置与SOCl2反应
(2)70%
(3) SOCl2(或SOCl2与水反应生成的SO2)具有还原性,会还原FeCl3·6H2O 加入稍过量的SOCl2,加热,将尾气通入NaOH溶液中,充分反应后向试管中加入适量蒸馏水溶解,取少量溶解后的溶液于试管中滴加K3[Fe(CN)6]溶液,若出现蓝色沉淀
【分析】制备SOCl2需要先制取氯气和二氧化硫,根据装置分析,左侧通入二氧化硫,右侧通入氯气,发生SO2+SCl2+Cl22SOCl2反应,制取SOCl2,蛇形冷凝管也用来冷凝回流,球形干燥管的碱石灰用来吸收逸出的SO2与Cl2,防止污染环境并防止空气中的水进入装置与SOCl2反应,并测定样品中SOCl2的纯度,据此分析。
【解析】(1)①由分析知,三颈烧瓶中左侧通入二氧化硫,右侧通入氯气,发生SO2+SCl2+Cl22SOCl2反应;
②球形干燥管的碱石灰用来吸收逸出的SO2与Cl2,防止污染环境并防止空气中的水进入装置与SOCl2反应;
(2)I2的总物质的量,剩余I2的物质的量,Na2SO3反应消耗I2的物质的量,由关系式知,50.00mI溶液中n(SOCl)=0.0015mol,则2.38gSOCl2中其质量分数为;
(3)①实验室常利用SOCl2和FeCl2·4H2O混合加热制取无水FeCl2,但不使用SOCl2与FeCl3·6H2O制取无水FeCl3,因SOCl2(或SOCl2与水反应生成的SO2)具有还原性,会还原FeCl3·6H2O,可能导致产品不纯;
②为验证副反应的可能性即检验亚铁离子的存在,设计实验方案如下:加入稍过量的SOCl2,加热,将尾气通入NaOH溶液中,充分反应后向试管中加入适量蒸馏水溶解,取少量溶解后的溶液于试管中滴加K3[Fe(CN)6]溶液,若出现蓝色沉淀。
7.(2025·江苏连云港·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B(OH),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0.8000g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100mL。取出25.00 mL放入锥形瓶中,滴加几滴指示剂,然后用0.1000 moL·L−1盐酸标准溶液滴定,滴定终点时消耗盐酸的体积为20.00mL。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_______。(写出计算过程)
【答案】(1) 浓硫酸 作安全瓶,防止NaOH溶液倒吸 将生成的SO2赶入装置C中完全吸收
(2) H3BO3+H2O⇌+H+ 2NH3+4H3BO3=(NH4)2B4O7+5H2O
(3) 用锥形瓶内壁将其碰下来,并用蒸馏水将其冲入锥形瓶内 14%
【分析】蛋白质样品“消化”将氮元素转化为硫酸铵,在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,最后用标准盐酸溶液滴定,计算样品中的氮含量。
【解析】(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;
②装置B中导气管“长进短出”,B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⇌+H+,所以硼酸水溶液显酸性;
②根据元素守恒,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)= 0.1000 moL·L−1×0.02L=0.002mol,该样品中氮元素的质量分数为。
8.(2025·江苏苏州·三模)可用于饮用水消毒,常通过与酸化的反应制备。
(1)制备反应的化学方程式为___________。
(2)已知受热分解温度约为,其他条件不变,研究温度对转化率、收率的影响,结果如图所示。
①当温度高于,随着温度升高,转化率下降的原因是___________。
②当温度高于,随着温度升高,转化率与收率之间的差值有增大趋势的原因是___________。
(3)研究发现在反应过程中加入(掩蔽),收率瞬间降低,但一段时间后又检测到溶液中有存在,最终收率也没有改变。产生该现象的原因可能是___________;验证的实验方法是___________。
(4)测定气体(含有一种能将KI氧化的杂质气体)纯度的实验如下:
I.将标准状况下20mL的气体样品通入过量的碱性KI溶液中充分反应(反应为),滴加溶液将产生的完全消耗(反应为)。
Ⅱ.向反应后的溶液中加入醋酸调至酸性,淀粉作指示剂,用溶液滴定至终点(),此步骤消耗溶液20mL。
①计算气体样品中体积分数___________(写出计算过程)。
②若气体样品中含,测定结果将___________(填“偏大”、“偏小”或“不变”)。
【答案】(1)
(2) 温度升高,CaO2发生副反应:2CaO2+2H2O=2Ca(OH)2+O2↑,使参与还原NaClO3的CaO2的量减少 温度升高,CaO2将还原为Cl2(或Cl2O),ClO2分解产生Cl2和O2
(3) Cl-作反应的催化剂 取两支试管,分别加入相同体积和浓度的H2SO4酸化的NaClO3溶液,控制温度为25℃,向其中一支试管中加入NaCl,再向两支试管中分别加入相同质量的CaO2,比较化学反应速率
(4) 56% 不变
【解析】(1)在酸性条件下,可与反应生成,反应中氯化合价由+5变为+4、过氧化钙中氧化合价则会升高为0得到氧气,结合质量守恒同时生成硫酸钠、硫酸钙和水,化学方程式为;
(2)①当温度高于,随着温度升高,转化率下降的原因是:温度升高,CaO2发生副反应:2CaO2+2H2O=2Ca(OH)2+O2↑,使参与还原NaClO3的CaO2的量减少;
②温度升高,CaO2将还原为Cl2(或Cl2O),ClO2分解产生Cl2和O2,所以当温度高于,随着温度升高,转化率与收率之间的差值有增大趋势;
(3)在反应过程中加入(掩蔽),收率瞬间降低,但一段时间后又检测到溶液中有存在,最终收率也没有改变,产生该现象的原因可能是Cl-作反应的催化剂,加快反应的速率;要验证该原因,采用控制变量法,实验方法是:取两支试管,分别加入相同体积和浓度的H2SO4酸化的NaClO3溶液,控制温度为25℃,向其中一支试管中加入NaCl,再向两支试管中分别加入相同质量的CaO2,比较化学反应速率;
(4)①Ⅱ中滴定反应中氯化合价由+3变为-1、碘化合价由-1变为0,结合电子守恒反应为,结合I中氯元素守恒及反应,存在:,气体样品中体积分数为56%;
②氯气具有氧化性,在I中氯气氧化碘离子生成碘单质和氯离子,I中生成氯离子、碘单质不影响Ⅱ步骤中消耗标准液的量,则气体样品中含,测定结果将不变。
9.(2025·江苏南京·二模)含硫化合物在材料加工、实验室分析中有重要应用。
(1)材料可应用于太阳能电池。向脱硫废液(主要成分为和)中加入溶液回收。
①与、反应生成沉淀和的化学方程式为___________。
②控制溶液的pH,产率如图所示。时,产率随pH减小而降低的原因是___________。
(2)常用于织物漂白。测定样品溶液的浓度:量取25.00mL该溶液于锥形瓶中,加入溶液。待充分反应后,用标准溶液滴定过量的,平行滴定3次,平均消耗标准溶液22.80mL。实验过程中的反应如下:,。
①取用溶液时应选用的仪器是___________(填字母)。
A.25mL量筒 B.50mL量筒 C.25mL酸式滴定管 D.50mL酸式滴定管
②计算样品溶液的物质的量浓度___________(写出计算过程)。
(3)电解溶液可用于测定阿伏伽德罗常数,计算公式为。I为电解电流,t为电解时间,e取,为铜电极减少的质量,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、溶液、秒表、分析天平、直流电源(本实验过程中电流恒为1A)]。
②本实验中不采用铂电极增加的质量来测定,其原因是___________。
【答案】(1) 当时,溶液中强酸会使发生歧化反应,浓度下降,导致CuSCN产率随pH减小而下降
(2) D
(3) (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=1A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,并按给定公式求得阿伏伽德罗常数;重复2~3次取平均值。 阴极(铂丝)上析出的铜容易出现附着不牢容易脱落、铂丝上发生副反应析出氢气等
【解析】(1)①与、反应生成沉淀和的化学方程式为:;
②当时,溶液中强酸会使发生歧化反应:,浓度下降,导致CuSCN产率随pH减小而下降;
(2)①溶液显酸性,故取用溶液时应选用的仪器是50mL酸式滴定管,故选D;
②根据已知得,则,由于,则,;
(3)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=1A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,并按给定公式求得阿伏伽德罗常数;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)上析出的铜容易出现附着不牢容易脱落,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)的失质量来进行更可靠的测定。
10.(2025·江苏·一模)钛铁矿(主要含,还含有SiO2、MgO和FeO)是常见含钛矿石,常用于制取和等物质。
(1)工业上将、焦炭混合后,通入在高温下反应,可以制得、和一种碳氧化合物气体,写出该反应的化学方程式:_____。
(2)设计以钛铁矿、浓硫酸为原料制取的实验方案:____得到。[已知:(灰黑色)可溶于热的浓硫酸生成和;;除HF外,不与任何酸反应.实验中须使用的试剂和仪器有:浓硫酸、蒸馏水、溶液、砂芯漏斗]
(3)利用反应可以制取(装置如下图所示)。已知、的熔沸点如下表所示。将和通过蒸馏法分离后,检验中是否含有少量的方法是:______。
物质
熔点
沸点
其他
-23℃
76℃
与互溶
-25℃
136℃
易水解
(4)将钛铁矿与焦炭高温共热后可得到含、MgO、CaO、、、FeO和Fe的炉渣。为测定其中金属Fe的含量,现进行如下实验:
步骤1:称取2.80g粉碎后的滤渣,加入足量含和邻菲罗啉(抑制的水解)的浸取液,同时调节溶液的pH=4.5,充分反应(此时除金属Fe外,其余含铁化合物不反应)后过滤并洗涤滤渣。
步骤2:将步骤1所得滤液和洗涤液合并,向其中加入稀硫酸和过量的溶液,充分反应后将溶液煮沸约10min,后冷却至室温,加水至100mL。
步骤3:取25mL步骤2所得溶液于锥形瓶中,向其中滴加 2 滴磺基水杨酸指示剂(溶于水呈无色,酸性条 件下遇显紫红色),用浓度为的维生素标准溶液滴定,到达终点时消耗维生素C标准溶液的体积为12.50mL。
实验过程中发生的反应如下:;。
①步骤3滴定终点时的实验现象是_______。
②计算炉渣中金属Fe的质量分数,并写出计算过程_______。
【答案】(1)2FeTiO3+7Cl2+6C2FeCl3+2TiCl4+6CO
(2)将钛铁矿分批加入热的浓硫酸中,边加边搅拌直至灰黑色固体消失,冷却后用砂芯漏斗过滤,将滤液边搅拌边加入足量蒸馏水中,充分反应后用砂芯漏斗过滤,用蒸馏水洗涤沉淀23次,直至取最后一次洗涤液加入氯化钡溶液无沉淀产生,干燥
(3)取少许液体于试管中,向试管中加入少量蒸馏水充分振荡后,向上层清液中滴加硝酸银溶液,若有白色沉淀生成,说明四氯化碳中含有四氯化钛
(4) 滴入最后半滴维生素C溶液,溶液紫红色褪去,且半分钟内不恢复 20%
【分析】该实验的实验目的是利用钛铁矿为原料制备四氯化钛和TiO2⋅H2O,并用滴定法测定钛铁矿与焦炭高温共热得到炉渣中金属铁的含量。
【解析】(1)由题意可知,FeTiO3发生的反应为FeTiO3高温条件下与焦炭、氯气反应生成氯化铁、四氯化钛和一氧化碳,反应的化学方程式为,故答案为:2FeTiO3+7Cl2+6C2FeCl3+2TiCl4+6CO;
(2)由题给信息可知,以钛铁矿、浓硫酸为原料制取TiO2⋅H2O涉及的反应为:FeTiO3+2H2SO4(浓) TiOSO4+FeSO4+2H2O、TiOSO4+2H2O=TiO2⋅H2O↓+H2SO4,实验中应注意含有浓硫酸的反应混合液稀释时的操作顺序,则制取TiO2⋅H2O的实验方案为将钛铁矿分批加入热的浓硫酸中,边加边搅拌直至灰黑色固体消失,冷却后用砂芯漏斗过滤,将滤液边搅拌边加入足量蒸馏水中,充分反应后用砂芯漏斗过滤,用蒸馏水洗涤沉淀23次,直至取最后一次洗涤液加入氯化钡溶液无沉淀产生,干燥得到TiO2⋅H2O,故答案为:将钛铁矿分批加入热的浓硫酸中,边加边搅拌直至灰黑色固体消失,冷却后用砂芯漏斗过滤,将滤液边搅拌边加入足量蒸馏水中,充分反应后用砂芯漏斗过滤,用蒸馏水洗涤沉淀2—3次,直至取最后一次洗涤液加入氯化钡溶液无沉淀产生,干燥;
(3)四氯化碳不溶于水,四氯化钛易水解得到含有氯离子的溶液,则检验四氯化碳中是否含有少量四氯化钛的方法是取少许液体于试管中,向试管中加入少量蒸馏水充分振荡后,向上层清液中滴加硝酸银溶液,若有白色沉淀生成,说明四氯化碳中含有四氯化钛,故答案为:取少许液体于试管中,向试管中加入少量蒸馏水充分振荡后,向上层清液中滴加硝酸银溶液,若有白色沉淀生成,说明四氯化碳中含有四氯化钛;
(4)①由题意可知,溶液中的铁离子与维生素C溶液完全反应后,滴入最后半滴维生素C溶液,溶液会由无色变为紫红色,则步骤3滴定终点时的实验现象是滴入最后半滴维生素C溶液,溶液紫红色褪去,且半分钟内不恢复,故答案为:滴入最后半滴维生素C溶液,溶液紫红色褪去,且半分钟内不恢复;
②由题给方程式和原子个数守恒可得如下关系:2Fe—2Fe3+—C6H8O6,滴定消耗12.50mL 0.10mol/L维生素C,则炉渣中金属铁的质量分数为×100%=20%,故答案为:20%。
11.(2025·江苏南京·二模)AlI3是一种无色晶体,吸湿性极强,可溶于热的正己烷,在空气中受热易被氧化。
(1)AlI3应用:
下图为一种利用原电池原理设计的测定O2含量的气体传感器示意图,RbAg4I5是只能传导Ag+的固体电解质。O2可以通过聚四氟乙烯膜与碘化铝反应生成Al2O3和I2,通过电池电位计的变化可以测得O2的含量。
①测定O2含量过程中发生的总反应方程式为______。
②给传感器充电时,Ag+向______(填“银”或“多孔石墨”)电极移动。
(2)AlI3的制备:
①实验室可用如图装置制备AlI3。请补充完整AlI3制备的实验流程:
将0.02mol铝和0.01molI2及正己烷加入烧瓶中,排尽装置中空气后,加热回流至_______,得粗产品。[实验中必须使用的试剂和设备:正己烷,蒸发皿,通风设备]
②用上述操作所得粗产品呈浅棕黄色,可能原因是引入了碘单质,请设计实验方案验证________。
(3)AlI3的含量分析:
对粗产品纯化处理后得到产品,再采用银量法测定产品中I-含量以确定纯度。滴定原理为:先用过量AgNO3标准溶液沉淀I-,再以NH4SCN标准溶液回滴剩余的Ag+。已知:
难溶电解质
AgI(黄色)
AgSCN(白色)
溶度积常数Ksp
8.5×10—17
1.0×10—12
称取产品1.0200g,用少量稀酸A溶解后转移至250mL容量瓶,加水定容得待测溶液。准备好滴定管→用移液管准确移取25.00mL待测溶液加入锥形瓶→准确移取25.00mL 4.000×10-2 mol·L-1 AgNO3标准溶液加入锥形瓶→滴加指示剂硫酸铁铵[NH4Fe(SO4)2]溶液→加入稀酸B→用1.000×10-2 mol·L-1 NH4SCN标准溶液滴定→滴定至溶液呈浅红色→读数。
①补充完整准备滴定管的操作:滴定管检漏、___________→_________→装液、赶气泡、调液面、读数。
②三次滴定消耗NH4SCN标准溶液的平均体积为25.20mL,则产品纯度为______。(写出计算过程)
【答案】(1) 3O2+4AlI3+12Ag═2Al2O3 +12AgI 银
(2) 溶液由紫红色恰好变为无色,将烧瓶内混合物过滤,打开通风设备,在蒸发皿内蒸发浓缩至出现晶膜,冷却结晶,过滤,用冷的正己烷洗涤,真空干燥 取少量粗产品置于少量冷的正己烷中充分搅拌,静置后,取少量上层清液,向其中滴加淀粉溶液,观察液体是否变蓝,若变蓝则其中混有碘单质;否则,没有
(3) 水洗 待装溶液润洗 99.73%
【分析】Ag电极(负极)上,Ag失电子生成Ag+,电极反应为,O2通过聚四氟乙烯膜与碘化铝反应生成Al2O3和I2(),I2在石墨电极发生还原反应生成I-,I-与Ag+生成AgI,电极反应为。0.2mol过量的Al和0.1mol I2、正己烷加热回流得混合物,过滤除去未反应完的Al,滤液经过浓缩得浓溶液,然后结晶、过滤、洗涤、干燥得AlI3粗产品。
【解析】(1)①根据上述分析,结合两电极得失电子守恒可知,总方程式为3O2+4AlI3+12Ag=2Al2O3 +12AgI;
②充电时,Ag电极为阴极,与电源负极相连,Ag+移向Ag电极(阴极);
(2)①由上述分析可知,AlI3过量,I2完全反应,故加热回流至溶液由紫红色恰好变为无色,将烧瓶内混合物过滤(除去过量的Al),打开通风设备,在蒸发皿内蒸发浓缩至出现晶膜,冷却结晶,过滤,用冷的正己烷洗涤,真空干燥;
②可用淀粉溶液检验碘单质,故先取少量粗产品置于少量冷的正己烷中充分搅拌,静置后,取少量上层清液,再向其中滴加淀粉溶液,观察液体是否变蓝,若变蓝则其中混有碘单质,反之则无;
(3)①滴定管使用前需检漏,再用水洗涤,并用待测液润洗2~3次,再装液;
②依题存在如下计量关系:AlI3~3I-~3Ag+,Ag+~SCN-;故样品中AlI3的纯度为有ω(AlI3)=。
12.(2025·江苏·一模)磷酸锌是一种重要的活性防锈颜料,其制备和含量测定方案如下:
(1)提纯。向含有的溶液中加入可除去,再经处理可得到纯度较高的。
①用数据说明加入可除去的原因_______。[已知:、]
②一定条件下,反应温度对溶液中剩余的浓度、过滤速度的影响如图所示。反应温度选择60℃而不选择50℃的主要原因是_______。
(2)制备。将一定量、和加适量水搅拌溶解,加热至隆起白色沫状物,冷却、抽滤、洗涤,得到。
①该反应的化学方程式为_______。
②检验洗涤完全的实验操作为_______。
(3)测定含量。
①测定含量前需用标准溶液标定溶液的浓度。请补充完整配制标准溶液的实验步骤:_______;轻轻摇动容量瓶,使溶液混合均匀,继续加入蒸馏水至液面离刻度线1~2cm时,改用胶头滴管滴加至液面与刻度线相切,盖好瓶塞,摇匀,装瓶,贴标签。[Zn相对原子质量为65.38。实验中必须使用的试剂和仪器:纯锌、盐酸、精确度为0.0001g的分析天平(如图所示)]。
②将0.4580g磷酸锌样品溶于盐酸,配成100.00mL溶液。移取20.00mL溶液,用溶液滴定至终点(与按1:1反应,杂质不参与反应),平行滴定三次,溶液的平均用量为28.20mL。计算样品中的质量分数_______(写出计算过程)。
【答案】(1) 反应的平衡常数为,正反应进行的程度很大,因此加入可除去 60℃时溶液中F-的浓度降低,且过滤速度相对较大
(2) 取最后一次洗涤液,加入盐酸酸化的BaCl2溶液,若无白色沉淀生成,则说明洗涤液中不含,即洗涤完全
(3) 计算需用锌粒的质量;使用分析天平称量的纯锌;将称量好的锌粒放入烧杯中,用量筒量取约8.5mL盐酸加入烧杯中,使之与锌粒充分反应;在烧杯中加入适量蒸馏水,用玻璃棒搅拌;将标准溶液沿玻璃棒转移到250mL容量瓶中;用蒸馏水洗涤烧杯和玻璃棒2~3次,将洗涤液一并转移到容量瓶中 由题意可知,磷酸锌与的系数关系为,则样品中的质量为,质量分数为
【解析】(1)①向含有的溶液中加入,发生反应,该反应的平衡常数为,正反应进行的程度很大,因此加入可除去。
②有示意图可判断反应温度选择60℃而不选择50℃的主要原因是:60℃时溶液中F-的浓度降低,且过滤速度相对较大。
(2)①、和加热时得到、硫酸铵和,该反应的化学方程式为。
②洗涤完全则没有其它杂质离子,比如,因此实验操作为:取最后一次洗涤液,加入盐酸酸化的BaCl2溶液,若无白色沉淀生成,则说明洗涤液中不含,即洗涤完全。
(3)①配制标准溶液的实验步骤如下:计算需用锌粒的质量;使用分析天平称量的纯锌;将称量好的锌粒放入烧杯中,用量筒量取约8.5mL盐酸加入烧杯中,使之与锌粒充分反应;在烧杯中加入适量蒸馏水,用玻璃棒搅拌;将标准溶液沿玻璃棒转移到250mL容量瓶中;用蒸馏水洗涤烧杯和玻璃棒2~3次,将洗涤液一并转移到容量瓶中;轻轻摇动容量瓶,使溶液混合均匀,继续加入蒸馏水至液面离刻度线1~2cm时,改用胶头滴管滴加至液面与刻度线相切,盖好瓶塞,摇匀,装瓶,贴标签。
②由题意可知,磷酸锌与的系数关系为,则样品中的质量为,质量分数为。
13.(2025·江苏·一模)过氧化钙、过氧化铜可用作化工生产的氧化剂和催化剂。
Ⅰ.过氧化钙的制备。
过氧化钙()在室温下稳定。微溶于水,可溶于稀酸生成过氧化氢。实验室制备过氧化钙的过程如下:
(1)“煮沸”的目的是________。
(2)“沉淀”反应的化学方程式为________。
(3)需烘干转化为。烘干时需控温140℃的原因是________。
Ⅱ.过氧化铜的制备。
反应可用于制备黄褐色固体。实验装置与实验用到的试剂如题图所示。
(4)补充完整由胆矾制备过氧化铜的实验步骤:称取和各2.0g于三颈烧瓶中,加入40mL水溶解,________,过滤,洗涤,晾干,称重。
(5)测定产品纯度。
取产品0.1000g与过量酸性溶液完全反应后,溶液呈弱酸性。以淀粉为指示剂,用标准溶液滴定至终点,消耗标准溶液30.00mL。
已知:(未配平),。
计算产品中的纯度________(写出计算过程)。
【答案】(1)除去溶液中的CO2,避免沉淀时生成CaCO3杂质
(2)
(3)温度过低不易完全脱水,温度过高易分解
(4)打开磁力搅拌器,边搅拌边缓慢加入0.03mol/L氢氧化钠溶液,至溶液变为深蓝色,将溶液置于冰水浴中,边搅拌边加入3%过氧化氢溶液至产生黄褐色沉淀,停止搅拌,静置后向上层清液中滴加过氧化氢溶液至无黄褐色沉淀生成
(5)96%
【分析】碳酸钙和稀盐酸反应后煮沸除去溶解的二氧化碳,滤液加入氨水、过氧化氢沉淀得到和含氯化铵的滤液,处理得到;
【解析】(1)碳酸钙和稀盐酸生成二氧化碳,“煮沸”的目的是除去溶液中的CO2,避免沉淀时生成CaCO3杂质;
(2)“沉淀”反应为氯化钙和氨水、过氧化氢生成沉淀和氯化铵,化学方程式为;
(3)烘干时需控温140℃的原因是温度过低不能有效烘干,高于140℃会使得受热分解;
(4)已知,反应可用于制备黄褐色固体CuO2;氢氧化钠和氯化铵能生成一水合氨,一水合氨能和铜离子转化为深蓝色,则由胆矾制备过氧化铜的实验步骤:称取和各2.0g于三颈烧瓶中,加入40mL水溶解,打开磁力搅拌器,边搅拌边缓慢加入0.03mol/L氢氧化钠溶液,至溶液变为深蓝色,将溶液置于冰水浴中,边搅拌边加入3%过氧化氢溶液至产生黄褐色沉淀,停止搅拌,静置,向上层清液中滴加3%过氧化氢溶液至无沉淀生成,过滤,洗涤,晾干,称重。
(5)根据电子守恒,过氧化铜和碘离子反应为,结合反应,存在关系:,则产品中CuO2的纯度为。
14.(2025·江苏南京·模拟预测)硫代硫酸钠晶体易溶于水,难溶于乙醇,在中性和碱性环境中稳定,在熔化,分解。用两种方法制取并加以应用。
Ⅰ.制备
方法一:亚硫酸钠法,反应原理:。
实验步骤:称取一定量的固体于烧杯中,溶于煮沸过的蒸馏水。另取过量硫粉,加入少量乙醇充分搅拌均匀后,加到上述溶液中。水浴加热,微沸,反应后趁热过滤。滤液蒸发浓缩、冷却结晶析出晶体。再进行减压过滤、洗涤并低温干燥。
(1)中心硫原子的杂化方式为___________。
(2)向硫粉中加入少量乙醇充分搅拌均匀的目的是___________。
方法二:硫化碱法,装置如下图所示。
(3)①装置C中,将和以的物质的量之比配成溶液再通入,便可制得和。反应的化学方程式为___________。
②三颈烧瓶中两种固体溶解时,需先将固体溶于水配成溶液,再将固体溶于溶液中,其目的是___________。
③实验过程中,C装置中的澄清溶液先变浑浊,后变澄清时生成大量的,一段时间后,再次出现少量浑浊,此时须立刻停止通入。为了保证的产量,实验中通入的不能过量,原因是___________。
Ⅱ.的应用
(4)某消毒液(pH约为5)中含有和两种主要成分。请补充完整用标准溶液测定该消毒液中含量的实验方案:量取5.00mL消毒液于锥形瓶中,加蒸馏水稀释到25.00mL,___________,重复实验2~3次,取实验平均值计算含量。
已知:①时发生反应:;
②时发生反应:;
③。
(须使用的试剂:标准溶液、淀粉溶液、KI溶液、稀硫酸)
【答案】(1)
(2)硫粉微溶于乙醇,在乙醇中有一定的溶解度,从而增大反应物的接触面积,加快反应速率
(3) 溶液呈碱性,可以抑制水解,防止产生气体 若过量,溶液显酸性,产物分解
(4)向其中加入过量KI溶液,充分振荡,以淀粉溶液为指示剂,用标准溶液滴定至终点,加入稀硫酸调节溶液,再以淀粉溶液为指示剂,用标准溶液滴定至终点,记录第二次滴定消耗溶液的体积
【分析】方法一:利用归中反应,直接将两种物质化合即可得到产物,应注意S在水中溶解度较低,所以应在乙醇溶液中完成反应;
方法二:A装置中用亚硫酸钠和70%的硫酸反应生成硫酸钠、二氧化硫和水,装置B是缓冲装置,可以通过装置B观察SO2生成速率,SO2通入装置C的混合溶液中,加热、搅拌,至溶液pH约为8时,发生反应、;亚硫酸钠和硫发生反应:,C中的溶液pH约为8时,停止通入SO2气体,得产品混合溶液,产品混合溶液经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥,得到Na2S2O3•5H2O产品;
【解析】(1)中心硫原子的价层电子对数为,且没有孤对电子对,杂化方式为sp3杂化;
(2)反应速率与固体物质的接触面积有关,硫粉难溶于水,在乙醇中有一定的溶解度,从而增大反应物的接触面积,加快反应速率;
(3)①和以的物质的量之比配成溶液再通入,便可制得和,结合质量守恒,还会生成二氧化碳气体,反应的化学方程式为。
②硫离子水解生成氢氧根离子,而溶液呈碱性,可以抑制水解,防止产生气体,故需先将固体溶于水配成溶液,再将固体溶于溶液中,其目的是抑制水解。
③已知,硫代硫酸钠晶体在中性和碱性环境中稳定,若过量,溶液显酸性,产物分解导致产率降低,故实验中通入的不能过量;
(4)消毒液pH约为5,其中含有和两种主要成分,已知,时发生反应:,也会氧化碘离子生成碘单质:,则向其中加入过量KI溶液,碘离子被氧化生成碘单质,生成碘单质使用标准溶液滴定至终点转化为碘离子;已知,时发生反应:,则可以加入稀硫酸调节溶液,生成的氧化碘离子生成碘单质,再使用标准溶液滴定至终点,记录第二次滴定消耗溶液的体积,通过计算的量来测定的含量;故方案为:量取5.00mL消毒液于锥形瓶中,加蒸馏水稀释到25.00mL,向其中加入过量KI溶液,充分振荡,以淀粉溶液为指示剂,用标准溶液滴定至终点,加入稀硫酸调节溶液,再以淀粉溶液为指示剂,用标准溶液滴定至终点,记录第二次滴定消耗溶液的体积,重复实验2~3次,取实验平均值计算含量。
15.(2025·江苏·一模)生产印刷电路板所用的蚀刻液成分为等。
(1)蚀刻反应原理为。蚀刻过程中浓度下降,蚀刻能力降低。当通入空气后,即可恢复其蚀刻能力,反应的化学方程式为_______。
(2)利用蚀刻废液可制备。取一定量蚀刻废液和稍过量的溶液加入如下图所示实验装置的三颈瓶中,在搅拌下加热并通入空气,待产生大量沉淀时停止加热,冷却、过滤、洗涤,得到固体。
①向反应液中通入空气,除了使被氧化,另一个作用是_______。
②图中装置的作用是_______。
③检验固体是否洗净干净的实验操作是_______。
(3)利用铜精炼炉渣(含有及)制取该蚀刻液,请补充完整相应的实验方案:取一定量的铜精炼炉渣,_______,得到蚀刻液。(实验中须选用的试剂:、浓氨水)
(4)利用蚀刻废液还可制备(产品中会混有)。测定产品中纯度的方法为:准确称取产品,加适量稀溶解,过滤、洗涤,滤液及洗涤液一并转移至碘量瓶中,加过量溶液,以淀粉溶液为指示剂,用标准溶液滴定至终点,消耗溶液。测定过程中发生下列反应:;Cu2O+2H+=Cu2++Cu+H2O;。计算样品中的纯度_______(写出计算过程;保留小数点后2位有效数字)。
【答案】(1)
(2) 及时排出生成的,增大的产率 防止倒吸 取少量最后一次洗涤滤液于试管中,滴加硝酸酸化的硝酸银溶液,若无白色沉淀产生,则洗涤干净,若有沉淀则未洗净
(3)加入稍过量,搅拌,至沉淀不再溶解,过滤,向滤液中逐滴加入稍过量浓氨水,至生成的沉淀不再溶解,过滤
(4)
【分析】一定量蚀刻废液稍过量的溶液加入三颈瓶中,在搅拌下加热并通入空气,待产生大量沉淀时停止加热,冷却、过滤、洗涤,得到固体,反应会生成氨气,装置X空载,作为安全瓶;
【解析】(1)当通入空气后,即可恢复其蚀刻能力,说明被氧气氧化为,化学方程式为:;
(2)①蚀刻废液含有铵根,加入稍过量的溶液会产生氨气,故通入空气,除了使被氧化,另一个作用是及时排出生成的,增大的产率;
②实验中有氨气生成,氨气极易溶于水,易产生倒吸,所以装置图中装置X的作用是防止倒吸;
③蚀刻废液含有大量的氯离子不参加反应,则氯离子会附着在沉淀上,因此检验洗涤液中是否存在氯离子即可,则检验固体是否洗净的实验操作是:取最后一次洗液少量于试管中,向试管中加入稀硝酸酸化的硝酸银溶液,若没有沉淀生成则洗涤干净,若有沉淀生成则未洗净;
(3)生产印刷电路板所用的蚀刻液成分为等,则铜精炼炉渣中的及是杂质,需要除去,可溶于盐酸,不溶,过滤即可除去,再加入浓氨水,发生如下转化:、,过滤即可除去沉淀,故实验方案为:加入稍过量,搅拌,至沉淀不再溶解,过滤,向滤液中逐滴加入稍过量浓氨水,至生成的沉淀不再溶解,过滤;
(4)②根据2Cu2++4I-=CuI↓+I2、 2+I2=+2I-得关系式2Cu2+~I2~2,反应消耗1.000mol·L-1的Na2S2O3溶液的体积为40.00mL,,,,则,样品中Cu2O的纯度为。
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