2019-2020年高三化學一輪總復習 第十章 第3講 定量實驗分析型實驗題 新人教版.doc

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2019-2020年高三化學一輪總復習 第十章 第3講 定量實驗分析型實驗題 新人教版 熱點一　定量測定數(shù)據(jù)的方法和過程分析 數(shù)據(jù)的測定方法 1．沉淀法 先將某種成分轉化為沉淀，然后稱量純凈、干燥的沉淀的質量，再進行相關計算。 2．測氣體體積法 對于產生氣體的反應，可以通過測定氣體體積的方法測定樣品純度。 3．測氣體質量法 將生成的氣體通入足量的吸收劑中，通過稱量實驗前后吸收劑的質量，求得所吸收氣體的質量，然后進行相關計算。 4．滴定法 即利用滴定操作原理，通過酸堿中和滴定、沉淀滴定和氧化還原反應滴定等獲得相應數(shù)據(jù)后再進行相關計算。 【典例1】　(xx北京理綜，11改編)下列實驗方案中，不能測定Na2CO3和NaHCO3混合物中Na2CO3質量分數(shù)的是 (　　) ①取a克混合物充分加熱，減重b克 ②取a克混合物與足量稀鹽酸充分反應，加熱、蒸干、灼燒，得b克固體 ③取a克混合物與足量稀硫酸充分反應，逸出氣體用堿石灰吸收，增重b克 ④取a克混合物與足量Ba(OH)2溶液充分反應，過濾、洗滌、烘干，得b克固體 ⑤取a克混合物與足量稀硫酸充分反應，用排水法將產生的氣體收集在量筒中，讀數(shù)為b升 ⑥取a克混合物于錐形瓶中加適量水溶解，酚酞作指示劑，用c molL－1的標準鹽酸滴定至終點時，消耗鹽酸b升 A．②③ B．④⑤⑥ C．③⑤ D．全部 解析　取a克混合物充分加熱，減重b克，根據(jù)差量法可求出NaHCO3的質量，從而求出Na2CO3的質量分數(shù)，故①正確；取a克混合物與足量稀鹽酸充分反應，加熱、蒸干、灼燒，得b克固體氯化鈉，列方程組即可求出，②正確；③中，取a克混合物與足量稀硫酸充分反應，逸出氣體用堿石灰吸收，增重b克，由于逸出氣體中含有H2O，故無法求解；④中由于二者都能與Ba(OH)2溶液反應生成BaCO3沉淀，由Na2CO3→BaCO3、NaHCO3→BaCO3的轉化關系，列方程組即可求出混合物中Na2CO3的質量分數(shù)，④正確；⑤中由于少量CO2溶于水，無法測定Na2CO3、NaHCO3產生CO2的總體積，⑤不正確；⑥中用酚酞作指示劑，達到滴定終點時，Na2CO3恰好轉化為NaHCO3，NaHCO3與鹽酸未反應，根據(jù)Na2CO3＋HCl===NaCl＋NaHCO3可計算出Na2CO3的質量，⑥正確。 答案　C 【典例2】　(xx福建理綜，25)化學興趣小組對某品牌牙膏中磨擦劑成分及其含量進行以下探究： 查得資料：該牙膏磨擦劑由碳酸鈣、氫氧化鋁組成；牙膏中其他成分遇到鹽酸時無氣體產生。 Ⅰ.磨擦劑中氫氧化鋁的定性檢驗 取適量牙膏樣品，加水充分攪拌、過濾。 (1)往濾渣中加入過量NaOH溶液，過濾。氫氧化鋁與NaOH溶液反應的離子方程式是____________________________________________________________________。 (2)往(1)所得濾液中先通入過量二氧化碳，再加入過量稀鹽酸。觀察到的現(xiàn)象是_____________________________________________________________________。 Ⅱ.牙膏樣品中碳酸鈣的定量測定 利用下圖所示裝置(圖中夾持儀器略去)進行實驗，充分反應后，測定C中生成BaCO3沉淀的質量，以確定碳酸鈣的質量分數(shù)。 依據(jù)實驗過程回答下列問題： (3)實驗過程中需持續(xù)緩緩通入空氣。其作用除了可攪拌B、C中的反應物外，還有________。 (4)C中反應生成BaCO3的化學方程式是__________________________________。 (5)下列各項措施中，不能提高測定準確度的是________(填標號)。 a．在加入鹽酸之前，應排凈裝置內的CO2氣體 b．滴加鹽酸不宜過快 c．在A～B之間增添盛有濃硫酸的洗氣裝置 d．在B～C之間增添盛有飽和碳酸氫鈉溶液的洗氣裝置 (6)實驗中準確稱取8.00 g樣品三份，進行三次測定，測得BaCO3的平均質量為3.94 g。則樣品中碳酸鈣的質量分數(shù)為________。 (7)在人認為不必測定C中生成的BaCO3質量，只要測定裝置C在吸收CO2前后的 質量差，一樣可以確定碳酸鈣的質量分數(shù)。實驗證明按此方法測定的結果明顯偏高，原因是________________________________________________________________。 解析　(1)該反應為Al(OH)3＋NaOH===NaAlO2＋2H2O或Al(OH)3＋NaOH=== Na[Al(OH)4]。 (2)由于上面得到的溶液是NaAlO2溶液，在先通入過量CO2，再加入過量稀鹽酸時，發(fā)生反應：NaAlO2＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋NaHCO3；Al(OH)3＋3HCl===AlCl3＋3H2O；NaHCO3＋HCl===NaCl＋H2O＋CO2↑，所以現(xiàn)象為通入CO2時有白色沉淀產生，加入稀鹽酸后，沉淀溶解，且有無色氣體產生。 (3)持續(xù)緩緩通入空氣的目的是將生成的CO2盡量全部排出，同時起攪拌作用。 (4)C中發(fā)生反應的化學方程式為CO2＋Ba(OH)2===BaCO3↓＋H2O。 (5)通空氣的目的是排出CO2，空氣是否干燥不影響實驗結果，c不正確。由于HCl與NaHCO3也可反應產生CO2，故增添盛有飽和碳酸氫鈉的洗氣瓶會影響實驗結果，d也不正確。 (6)n(BaCO3)＝3.94 g/197 gmol－1＝0.02 mol，由C原子守恒得m(CaCO3)為0.02 mol100 gmol－1＝2 g，所以CaCO3的質量分數(shù)為25%。 (7)由于B中的水蒸氣和HCl等易揮發(fā)進入C中，所以裝置C的質量會偏大。 答案?、?(1)Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O(或Al(OH)3＋OH－===[Al(OH)4]－) (2)通入CO2氣體有白色沉淀生成；加入鹽酸有氣體產生且沉淀溶解 Ⅱ.(3)把生成的CO2全部排入C中，使之完全被Ba(OH)2溶液吸收 (4)Ba(OH)2＋CO2===BaCO3↓＋H2O (5)cd　(6)25% (7)B中的水蒸氣、氯化氫氣體等進入裝置C中(或其他合理答案) 1．為測試一鐵片中鐵元素的含量，某課外活動小組提出下面兩種方案并進行了實驗(以下數(shù)據(jù)為多次平行實驗測定結果的平均值)： 方案一：將a g鐵片完全溶解于過量稀硫酸中，測得生成氫氣的體積為580 mL(標準狀況)； 方案二：將 g鐵片完全溶解于過量稀硫酸中，將反應后得到的溶液用0.020 00 molL－1的KMnO4溶液滴定，達到終點時消耗了25.00 mL KMnO4溶液。 請回答下列問題： (1)配平下面的化學方程式： KMnO4＋FeSO4＋H2SO4===Fe2(SO4)3＋MnSO4＋K2SO4＋ H2O (2)在滴定實驗中不能選擇________式滴定管，理由是_________________________ _______________________________________________________________________； (3)根據(jù)方案一和方案二測定的結果計算，鐵片中鐵的質量分數(shù)依次為________和________； (4)若排除實驗儀器和操作的影響因素，試對上述兩種方案測定結果的準確性做出判斷和分析。 ①方案一________(填“準確”、“不準確”或“不一定準確”)，理由是______________________________________________________________； ②方案二________(填“準確”、“不準確”或“不一定準確”)，理由是______________________________________________________________________。 答案　(1)2　10　8　5　2　1　8 (2)堿　KMnO4是強氧化劑，它會腐蝕膠管 (3)　 (4)①不一定準確　如果鐵片中存在與稀硫酸反應并能生成氫氣的其他金屬，會導致結果偏高；如果鐵片中存在與稀硫酸反應而溶解、但不產生氫氣的鐵的氧化物，會導致結果偏低；如果上述情況均不存在，則結果準確 ②不一定準確　如果鐵片中存在與稀硫酸反應而溶解的其他金屬，生成的金屬離子在酸性溶液中能被高錳酸鉀氧化，會導致結果偏高；如果鐵片中存在與稀硫酸反應而溶解的鐵的氧化物，生成的Fe3＋在酸性溶液中不能被高錳酸鉀氧化，會導致結果偏低；如果上述情況均不存在，則結果準確 解析　(1)分析該氧化還原反應的化合價，找出化合價發(fā)生變化的各元素，利用化合價的升降相等，配平化學方程式： →SO4　SO4→ (SO4)3 (2)由于酸性高錳酸鉀溶液具有強氧化性，能腐蝕堿式滴定管的膠管，因此不能選擇堿式滴定管。 (3)根據(jù)方案一中的測量結果計算： n(Fe)＝n(H2)＝ 因此m(Fe)＝ mol56 gmol－1＝1.45 g 故鐵片中鐵的質量分數(shù)為 根據(jù)方案二中的測定結果計算： 根據(jù)(1)中反應方程式： 2KMnO4～10FeSO4～10Fe n(Fe)＝5n(KMnO4) ＝50.02 molL－10.025 L ＝0.002 5 mol 鐵片中鐵的質量分數(shù)為 ＝ (4)①方案一不一定準確，因為不能確定Fe片中是否含有和稀硫酸反應放出H2的雜質，若有則測定結果偏高。 ②方案二是利用Fe2＋消耗KMnO4的物質的量的多少，求出Fe的質量分數(shù)，而鐵片中是否含有和酸性KMnO4溶液反應的雜質也不能確定，另外鐵片中若有＋3價的Fe的雜質，用KMnO4也測定不出來。因此方案二也不一定準確。 2．鋁鎂合金是飛機制造、化工生產等行業(yè)的重要材料。研究性學習小組的同學，為測定某含鎂3%～5%的鋁鎂合金(不含其他元素)中鎂的質量分數(shù)，設計了下列兩種不同實驗方案進行探究。填寫下列空白： [方案一] [實驗方案]　將鋁鎂合金與足量NaOH溶液反應，測定剩余固體質量。 實驗中發(fā)生反應的化學方程式是________________________________________。 [實驗步驟] (1)稱取10.8 g鋁鎂合金粉末樣品，溶于體積為V、物質的量濃度為4.0 molL－1 NaOH溶液中，充分反應。則NaOH溶液的體積V≥__________mL。 (2)過濾、洗滌、干燥、稱量固體。該步驟中若未洗滌固體，測得鎂的質量分數(shù)將________(填“偏高”、“偏低”或“無影響”)。 [方案二] [實驗方案]　將鋁鎂合金與足量稀硫酸溶液反應，測定生成氣體的體積。 [實驗步驟] (1)同學們擬選用下列實驗裝置完成實驗： 你認為最簡易的裝置其連接順序是A接(　)(　)接(　)(　)接(　)(填接口字母，可不填滿)。 (2)仔細分析實驗裝置后，同學們經討論認為以下兩點會引起較大誤差：稀硫酸滴入錐形瓶中，即使不生成氫氣，也會將瓶內空氣排出，使所測氫氣體積偏大；實驗結束時，連接廣口瓶和量筒的導管中有少量水存在，使所測氫氣體積偏小。于是他們設計了如圖所示的實驗裝置。 ①裝置中導管a的作用是_____________________________。 ②實驗前后量氣管中液面讀數(shù)分別為V1 mL、V2 mL，則產生氫 氣的體積為__________mL。 ③若需確定產生氫氣的量，還需測定的數(shù)據(jù)是____________。 答案　方案一：2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑　(1)97　(2)偏高 方案二：(1)E　D　G (2)①使分液漏斗內氣體壓強與錐形瓶內氣體壓強相等，打開分液漏斗活塞時稀硫酸能順利滴下；滴入錐形瓶的稀硫酸的體積等于進入分液漏斗的氣體體積，從而消除由于加入稀硫酸引起的氫氣體積誤差?、?V1－V2)?、蹖嶒灂r的溫度和壓強 解析　方案一：將鋁鎂合金與足量NaOH溶液反應，鎂不和NaOH溶液反應，鋁發(fā)生反應：2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑。 (1)假設合金中鎂的質量分數(shù)最少為3%，則10.8 g鋁鎂合金粉末樣品中含有鋁10.476 g，其物質的量是0.388 mol，根據(jù)反應2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑知，需要n(NaOH)＝n(Al)＝0.388 mol，V(NaOH)＝0.388 mol/4.0 molL－1＝0.097 L。 (2)過濾后，金屬鎂的表面會沾有其他離子，如果沒有洗滌，稱量后的固體的質量將大于鎂的實際質量，所測得鎂的質量分數(shù)將偏高。 方案二： (1)很明顯，該同學采用排水法來測量產生氫氣的體積，故A應連接E，D連接G。(最后讀數(shù)時要調節(jié)廣口瓶和量筒中的液面高度，F(xiàn)接口的導管太短)。用導管a連接后，滴入錐形瓶的稀硫酸的體積等于進入分液漏斗的氣體體積，從而消除由于加入稀硫酸引起的氫氣體積誤差。②量氣管的0刻度在上，故產生氫氣的體積為(V1－V2) mL。③若需確定產生氫氣的量，還需知道實驗時的溫度和壓強。 熱點二　實驗數(shù)據(jù)的處理分析 實驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計與整理的一般方法 1．數(shù)據(jù)的表格化 項目 實驗編號 項目1 項目2 項目3 項目4… 1 2 3 (1)根據(jù)實驗原理確定應記錄的項目：所測的物理量。 (2)應注意數(shù)據(jù)的有效數(shù)字及單位和必要的注釋。 (3)設計的表格要便于數(shù)據(jù)的查找、比較，便于數(shù)據(jù)的計算和進一步處理，便于反映數(shù)據(jù)間的聯(lián)系。 2．數(shù)據(jù)的圖像化 圖像化是用直線圖或曲線圖對化學實驗結果加以處理的一種簡明化形式。它適用于一個量的變化引起另一個量的變化的情況。圖像化的最大特點是鮮明、直觀、簡單、明了。 【典例】　[xx廣東理綜，31(1)(2)(3)]碘在科研與生活中有重要應用。某興趣小組用0.50 molL－1 KI、0.2%淀粉溶液、0.20 molL－1 K2S2O8、0.10 molL－1 Na2S2O3等試劑，探究反應條件對化學反應速率的影響。 已知：S2O＋2I－===2SO＋I2 (慢) I2＋2S2O===2I－＋S4O (快) (1)向KI、Na2S2O3與淀粉的混合溶液中加入一定量的K2S2O8溶液，當溶液中的________耗盡后，溶液顏色將由無色變?yōu)樗{色。為確保能觀察到藍色，S2O與S2O初始的物質的量需滿足的關系為n(S2O)∶n(S2O)__________。 (2)為探究反應物濃度對化學反應速率的影響，設計的實驗方案如下表： 實驗序號 體積V/mL K2S2O8溶液 水 KI溶液 Na2S2O3溶液 淀粉溶液 ① 10.0 0.0 4.0 4.0 2.0 ② 9.0 1.0 4.0 4.0 2.0 ③ 8.0 Vx 4.0 4.0 2.0 表中Vx＝______________，理由是_____________________________________。 (3)已知某條件下，濃度c(S2O)～反應時間t的變化曲線如 圖所示，若保持其他條件不變，請在坐標圖中，分別畫出降 低反應溫度和加入催化劑時c(S2O)～t的變化曲線示意圖 (進行相應的標注)。 解析　解答本題時，要圍繞實驗目的(探究反應條件對化學反應速率的影響)進行分析與處理。 (1)淀粉溶液遇I2顯藍色，溶液由無色變?yōu)樗{色時，溶液中有I2，說明Na2S2O3消耗盡。為確保能觀察到藍色，溶液中Na2S2O3要耗盡。由題給離子反應可得關系式：S2O～I2～2S2O，則有n(S2O)∶n(S2O)<2∶1時，能觀察到藍色。 (2)實驗的目的是探究K2S2O8溶液的濃度對化學反應速率的影響，故應保證每組實驗中其他物質的濃度相等，即溶液的總體積相等(即為20.0 mL)，從而可知Vx＝2.0。 (3)降低溫度時，化學反應速率減慢，c(S2O)變化減慢。 加入催化劑時，化學反應速率加快，c(S2O)變化加快， c(S2O)～t的變化曲線如圖所示。 答案　(1)Na2S2O3　<2　(2)2.0　保證反應物K2S2O8的濃度 改變，而其他物質的濃度不變　(3)如圖所示 題組一　實驗數(shù)據(jù)的篩選與取舍 1．某樣品是由碳酸鈉與氯化鈉組成的固體混合物，現(xiàn)欲測定樣品中碳酸鈉的質量分數(shù)。 某同學稱取10.00 g樣品，配成1 000 mL溶液，用______(填儀器名稱)量取25.00 mL放入錐形瓶中，加入甲基橙作指示劑，用0.150 0 molL－1標準鹽酸溶液滴定至終點，平行測定三次，有關實驗數(shù)據(jù)記錄如下表，則樣品中碳酸鈉的質量分數(shù)為__________。 標準液體積(mL) 實驗編號 待測液體積(mL) 滴定前讀數(shù) 終點時讀數(shù) 1 25.00 0.00 30.02 2 25.00 0.20 33.80 3 25.00 1.40 31.38 答案　堿式滴定管(或25 mL移液管)　95.40% 解析　碳酸鈉溶液呈堿性，應選用堿式滴定管(或25 mL移液管)。第2組測定體積為離群值，應舍去，用1、3組求體積的平均值。 ＝＝30.00 mL，依據(jù)方程式：Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋CO2↑＋H2O，n(Na2CO3)＝0.150 0 molL－13010－3 L＝0.09 mol，所以w(Na2CO3)＝100%＝95.40%。 2．[xx新課標全國卷，26(1)(2)]0.80 g CuSO45H2O樣品受熱脫水過程的熱重曲線(樣品質量隨溫度變化的曲線)如下圖所示。 請回答下列問題： (1)試確定200 ℃時固體物質的化學式____________________________________； (要求寫出推斷過程)。 (2)取270 ℃所得樣品，于570 ℃灼燒得到的主要產物是黑色粉末和一種氧化性氣體，該反應的化學方程式為________；把該黑色粉末溶解于稀硫酸中，經濃縮、冷卻，有晶體析出，該晶體的化學式為________，其存在的最高溫度是________； 答案　(1)CuSO4H2O CuSO45H2OCuSO4(5－n)H2O＋nH2O 250　　　　　　　　　　　　　　　18n 0．80 g 0.80 g－0.57 g＝0.23 g 可列式：＝，求得n≈4,200 ℃時產物為CuSO4H2O晶體。 (2)CuSO4CuO＋SO3↑　CuSO45H2O　102 ℃ 解析　(1)分析CuSO45H2O受熱脫水過程的熱重曲線可知，200 ℃時和113 ℃時的產物相同，可根據(jù)113 ℃時樣品質量確定脫水產物，設113 ℃時產物為CuSO4(5－n)H2O，則有 CuSO45H2OCuSO4(5－n)H2O＋nH2O 250　　　　　　　　　　　　　　　18n 0．80 g 0.80 g－0.57 g＝0.23 g 可列式：＝，求得n≈4,200 ℃時產物為CuSO4H2O晶體。 (2)根據(jù)灼燒產物是黑色粉末可知分解生成CuO，則具有氧化性的另一產物為SO3，所以灼燒時反應方程式為CuSO4CuO＋SO3↑，CuO溶于稀硫酸得CuSO4溶液，結晶時又生成CuSO45H2O，由脫水過程的熱重曲線可知其存在的最高溫度為102 ℃。 題組二　實驗數(shù)據(jù)的合理組合 3．現(xiàn)有一份CuO和Cu2O的混合物，用H2還原法測定其中的CuO質量x g，實驗中可以測定以下數(shù)據(jù)：①W：混合物的質量(g)、②W(H2O)：生成水的質量(g)、③W(Cu)：生成Cu的質量(g)、④V(H2)：標準狀況下消耗H2的體積(L)。 (已知摩爾質量：Cu：64 gmol－1、CuO：80 gmol－1、Cu2O：144 gmol－1、H2O：18 gmol－1) (1)為了計算x至少需要測定上述4個數(shù)據(jù)中的________個，這幾個數(shù)據(jù)的組合共有________種。請將這些組合一一填入下列空格中。 說明：①選用W、W(H2O)、W(Cu)、V(H2)表示，不必列出具體算式。 ②每個空格中填一種組合，有幾種組合就填幾種，不必填滿。 (2)從上述組合中選出一個含W的求x的計算式：_____________________________。 (3)以上數(shù)據(jù)組合中易于取得的一組是________________________。 答案　(1)2　5 W、W(H2O) W、W(Cu) W、V(H2) W(H2O)、W(Cu) W(Cu)、V(H2) (2)可從以下三組中任選一組 ①＋＝?、冢? ③＋＝　(3)W和W(Cu) 解析　本題是考查學生根據(jù)實驗試題的要求，設計實驗方案的能力及數(shù)據(jù)處理能力，而且本題是數(shù)學知識與化學結合的一個題目。本題想解決的是CuO和Cu2O二元混合物的質量組成，要通過列二元一次方程組的方法求解，所以需要獲得兩個數(shù)據(jù)。將題中所給數(shù)據(jù)進行排列組合，有下列6種組合。 W、W(H2O) W、W(Cu) W、V(H2) W(H2O)、W(Cu) W(H2O)、V(H2) W(Cu)、V(H2) 在6種組合中不難看出V(H2)、W(H2O)一組不能成立，因為這一組僅與氧元素有關而與銅元素無關，不能形成兩個有效的二元一次方程，無法求出CuO和Cu2O的量，所以實際只有5組數(shù)據(jù)組合是合理的。但在這5種組合中，結合氫氣要過量的特點，W(H2)這一數(shù)據(jù)在獲得上有一定的困難。測W(H2O)易受空氣中的水及CO2的干擾，并且裝置復雜，數(shù)據(jù)合理，但不簡易。W及W(Cu)在獲取上是最容易且可靠的。 4．在0 ℃、1.01105 Pa時進行下列實驗：甲、乙、丙三位同學各取30.0 mL同濃度的鹽酸，加入等量同組成鎂鋁合金粉末，測定產生氣體的體積，有關數(shù)據(jù)列表如下： 實驗序號 甲 乙 丙 合金質量(mg) 510 765 918 氣體體積(mL) 560 672 672 試求：(1)鹽酸的物質的量濃度是多少？ (2)合金中各成分的質量分數(shù)。 答案　(1)2.0 molL－1 (2)Mg的質量分數(shù)47.1%，Al的質量分數(shù)52.9% 解析　依據(jù)表格數(shù)據(jù)可知，甲同學實驗鹽酸過量。乙、丙實驗中合金過量，鹽酸完全反應。 (1)按乙、丙中產生氫氣的體積計算n(HCl) 2HCl　　～　　H2 n(HCl)＝2＝0.06 mol c(HCl)＝＝2.0 molL－1 (2)甲中鹽酸過量，合金完全反應 用甲組數(shù)據(jù)計算：n(H2)＝＝0.025 mol 設合金中Mg、Al的物質的量分別為x、y Mg～H2　　　Al～H2 x x y y ，解得 w(Mg)＝100%＝47.1% w(Al)＝100%＝52.9% 題組三　實驗數(shù)據(jù)的綜合分析 5．(xx江蘇，21B)對硝基甲苯是醫(yī)藥、染料等工業(yè)的一種重要有機中間體，它常以濃硝酸為硝化劑，濃硫酸為催化劑，通過甲苯的硝化反應制備。 一種新的制備對硝基甲苯的實驗方法：以發(fā)煙硝酸為硝化劑，固體NaHSO4為催化劑(可循環(huán)使用)，在CCl4溶液中加入乙酸酐(有脫水作用), 45 ℃反應1 h。反應結束后，過濾，濾液分別用5%NaHCO3溶液、水洗至中性，再經分離提純得到對硝基甲苯。 (1)上述實驗中過濾的目的是__________________。 (2)濾液在分液漏斗中洗滌靜置后，有機層處于__________層(填“上”或“下”)；放液時，若發(fā)現(xiàn)液體流不下來，其可能原因除分液漏斗活塞堵塞外，還有________。 (3)下表給出了催化劑種類及用量對甲苯硝化反應影響的實驗結果。 催化劑 硝化產物中各種異構體質量分數(shù)(%) 總產率 (%) 對硝基甲苯 鄰硝基甲苯 間硝基甲苯 濃H2SO4 1.0 35.6 60.2 4.2 98.0 1.2 36.5 59.5 4.0 99.8 NaHSO4 0.15 44.6 55.1 0.3 98.9 0.25 46.3 52.8 0.9 99.9 0.32 47.9 51.8 0.3 99.9 0.36 45.2 54.2 0.6 99.9 ①NaHSO4催化制備對硝基甲苯時，催化劑與甲苯的最佳物質的量之比為____________。 ②由甲苯硝化得到的各種產物的含量可知，甲苯硝化反應的特點是_______________________________________________________________________。 ③與濃硫酸催化甲苯硝化相比，NaHSO4催化甲苯硝化的優(yōu)點有________________、__________________。 答案　(1)回收NaHSO4 (2)下　分液漏斗上口塞子未打開(或塞上的凹槽或小孔未對準漏斗口上的小孔)　(3)①0.32?、诩妆较趸饕玫綄ο趸妆胶袜徬趸妆健、墼谙趸a物中對硝基甲苯比例提高　催化劑用量少且能循環(huán)使用 解析　本題主要考察的是物質的性質和制備，同時考查了數(shù)據(jù)的處理與分析能力，能夠迅速在表中提取到有用信息，利用信息解決有關問題的能力。(1)NaHSO4在該反應中作為催化劑，因此反應后過濾的目的是為了回收NaHSO4。(2)該反應是以CCl4作為有機溶劑，CCl4的密度比水大，故有機層在下層；分液漏斗里的液體放不下來，除了分液漏斗堵塞外，還有可能是分液漏斗上口活塞未打開或塞上的凹槽或小孔未對準漏斗口上的小孔。(3)①從題給數(shù)據(jù)分析，當催化劑與甲苯的比例為0.32時，總產率最高且對硝基甲苯的含量最高；②從題給數(shù)據(jù)可以看出，無論以何種比例反應，產物中的主要成分主要是對硝基甲苯和鄰硝基甲苯；③用NaHSO4作催化劑的優(yōu)點是在硝化物中對硝基甲苯的比例提高，同時催化劑用量少且能循環(huán)使用。 6．某合作小組同學將銅片加入稀硝酸，發(fā)現(xiàn)開始時反應非常慢，一段時間后反應速率明顯加快。該小組通過實驗探究其原因。 (1)該反應的離子方程式為_______________________________________________。 (2)提出合理假設，該實驗中反應速率明顯加快的原因可能是________。 A．反應放熱導致溫度升高 B．壓強增大 C．生成物的催化作用 D．反應物接觸面積增大 (3)初步探究，測定反應過程中不同時間溶液的溫度，結果如下表： 時間/min 0 5 10 15 20 25 35 50 60 70 80 溫度/℃ 25 26 26 26 26 26 26.5 27 27 27 27 結合實驗目的和表中數(shù)據(jù)，你得出的結論是__________________________________。 (4)進一步探究：查閱文獻了解到化學反應的產物(含中間產物)可能對反應有催化作用。請完成以下實驗設計表并將實驗目的補充完整： 實驗編號 銅片質量/g 0.1 molL－1的硝酸體積/mL 硝酸銅晶體/g 亞硝酸鈉晶體/g 實驗目的 ① 5 20 實驗①和②探究________的影響；實驗①和③探究NO的影響。 ② 0.5 ③ 0.5 答案　(1)3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O (2)AC　(3)溫度不是導致反應速率明顯加快的主要原因 (4) 實驗編號 銅片質量/g 0.1 molL－1的硝酸體積/mL 硝酸銅晶體/g 亞硝酸鈉晶體/g 實驗目的 ① 0 0 ② 5 20 0 ③ 5 20 0 Cu2＋ 解析　(1)稀硝酸氧化銅時，本身的還原產物為NO。 (2)銅與稀硝酸的反應是放熱反應，反應液的溫度不斷升高，溫度可能是影響反應速率的因素；反應生成的Cu2＋也可能對反應起催化作用。 (3)表中數(shù)據(jù)說明，隨著反應的進行，溶液的溫度變化不明顯，所以溫度不是導致反應速率明顯加快的主要原因。 (4)實驗②加入了硝酸銅晶體，對比實驗①可知實驗目的是探究Cu2＋對反應速率的影響。實驗①和實驗③是探究亞硝酸根離子對反應速率的影響，則兩個實驗中加入銅和硝酸的量應該相同，不同之處是實驗①不加亞硝酸鈉，實驗③中加入亞硝酸鈉。 　定量化學實驗數(shù)據(jù)的加工處理策略 實驗所得的數(shù)據(jù)，可分為有用、有效數(shù)據(jù)，正確、合理數(shù)據(jù)，錯誤、無效數(shù)據(jù)，及無用、多余數(shù)據(jù)等。能從大量的實驗數(shù)據(jù)中找出有用、有效、正確、合理的數(shù)據(jù)是實驗數(shù)據(jù)分析處理題的一個重要能力考查點，也是近年來命題變化的一個重要方向。 對實驗數(shù)據(jù)篩選的一般方法和思路為“五看”：一看數(shù)據(jù)是否符合測量儀器的精度特點，如用托盤天平測得的質量的精度為0.1 g，若精度值超過了這個范圍，說明所得數(shù)據(jù)是無效的；二看數(shù)據(jù)是否在誤差允許范圍內，若所得的數(shù)據(jù)明顯超出誤差允許范圍，要舍去；三看反應是否完全，是否是過量反應物作用下所得的數(shù)據(jù)，只有完全反應時所得的數(shù)據(jù)，才能進行有效處理和應用；四看所得數(shù)據(jù)的測試環(huán)境是否一致，特別是氣體體積數(shù)據(jù)，只有在溫度、壓強一致的情況下才能進行比較、運算；五看數(shù)據(jù)測量過程是否規(guī)范、合理，錯誤和違反測量規(guī)則的數(shù)據(jù)需要舍去。 (1)表格型題的解題要點在于通過審題，獲取有用信息，然后對表格中數(shù)據(jù)進行比較分析，依據(jù)物質的性質、變化規(guī)律進行解答。 (2)直角坐標系題的解題要點在于解題時要求學生首先弄清楚自變量和因變量到底是什么，注意理解起點、終點、轉折點的含義。然后根據(jù)所學知識分析概念、圖像、數(shù)值三者之間的關系。 1．三草酸合鐵酸鉀晶體(K3[Fe(C2O4)3]xH2O)是一種光敏材料，在110 ℃可完全失去結晶水。為測定該晶體中鐵的含量和結晶水的含量，某實驗小組做了如下實驗： (1)鐵含量的測定 步驟一：稱量5.00 g三草酸合鐵酸鉀晶體，配制成250 mL溶液。 步驟二：取所配溶液25.00 mL于錐形瓶中，加稀H2SO4酸化，滴加KMnO4溶液至草酸根恰好全部被氧化成二氧化碳，同時，MnO被還原成Mn2＋。向反應后的溶液中加入一小匙鋅粉，加熱至黃色剛好消失，過濾，洗滌，將過濾及洗滌所得溶液收集到錐形瓶中，此時，溶液仍呈酸性。 步驟三：用0.010 molL－1KMnO4溶液滴定步驟二所得溶液至終點，消耗KMnO4溶液20.02 mL，滴定中MnO被還原成Mn2＋。 重復步驟二、步驟三操作，滴定消耗0.010 molL－1 KMnO4溶液19.98 mL。 請回答下列問題： ①配制三草酸合鐵酸鉀溶液的操作步驟依次是稱量、______、轉移、洗滌并轉移、________、搖勻。 ②步驟二中加入鋅粉的目的是________________。 ③寫出步驟三中發(fā)生反應的離子方程式：____________。 ④實驗測得該晶體中鐵的質量分數(shù)為________。 (2)結晶水的測定 將坩堝洗凈，烘干至恒重，記錄質量；在坩堝中加入研細的三草酸合鐵酸鉀晶體，稱量并記錄質量；加熱至110 ℃，恒溫一段時間，置于空氣中冷卻，稱量并記錄質量；計算結晶水含量。請糾正實驗過程中的兩處錯誤：________；__________。 答案　(1)①溶解　定容 ②將Fe3＋還原成Fe2＋，使Fe2＋在步驟三中與KMnO4發(fā)生氧化還原反應 ③5Fe2＋＋MnO＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O ④11.2 % (2)將固體置于干燥器中冷卻　應將兩次加熱后固體質量的稱量結果不超過0.1 g后，再計算結晶水含量 解析　(1)①配制一定濃度溶液的步驟為稱量、溶解、轉移、洗滌、定容、搖勻。 ②從信息中看出，Zn與Fe3＋發(fā)生反應：Zn＋2Fe3＋===2Fe2＋＋Zn2＋，且生成的Fe2＋具有還原性，能與MnO發(fā)生氧化還原反應，而Fe3＋不能與MnO反應，無法達到實驗目的。 ③Fe2＋氧化成Fe3＋，MnO還原成Mn2＋，且溶液呈酸性，可書寫離子方程式為 5Fe2＋＋MnO＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O。 ④KMnO4溶液體積為＝20.00 mL，則5.00 g樣品中Fe消耗的KMnO4溶液體積為20.00 mL10＝200.0 mL，根據(jù)關系式： 5Fe2＋　～　MnO 5 mol　　　1 mol x　　　　　0.010 molL－10.2 L 可得x＝0.01 mol，則鐵的質量分數(shù)為 100%＝11.2%。 (2)借用硫酸銅晶體中結晶水含量的測定方法，可知其中明顯的兩處錯誤為熱固體須在干燥器中冷卻，以防止固體吸收空氣中的水蒸氣；稱量固體時應兩次加熱稱量的固體質量不超過0.1 g時，才能確定該晶體已完全失去結晶水。 2．某課外活動小組設計了以下實驗方案驗證Ag與濃HNO3反應的過程中可能產生NO。其實驗流程圖如下： (1)測定硝酸的物質的量反應結束后，從如圖B裝置中所得100 mL溶液中取出25.00 mL溶液，用0.1 molL－1的NaOH溶液滴定，用酚酞作指示劑，滴定前后的滴定管中液面的位置如右上圖所示。 在B容器中生成硝酸的物質的量為__________，則Ag與濃硝酸反應過程中生成的NO2的物質的量為____________。 (2)測定NO的體積 ①從上圖所示的裝置中，你認為應選用________裝置進行Ag與濃硝酸反應實驗，選用的理由是______________________________________________________。 ②選用上圖所示儀器組合一套可用來測定生成NO體積的裝置，其合理的連接順序是__________________(填各導管口編號)。 ③在讀取量筒內液體體積之前，應進行的操作____________________________。 (3)氣體成分分析 若實驗測得NO的體積為112.0 mL(已折算到標準狀況)，則Ag與濃硝酸反應的過程中________(填“有”或“沒有”)NO產生，作此判斷的依據(jù)是________________。 答案　(1)0.008 mol　0.012 mol (2)①A　因為A裝置可以通入N2將裝置中的空氣排盡，防止NO被空氣中O2氧化?、?23547?、鄣纫后w冷卻到室溫，并使集氣瓶和量筒內液面相平 (3)有　因為NO2與水反應生成的NO的體積小于收集到的NO的體積(89.6<112.0) 解析　本題根據(jù)Ag和濃HNO3反應原理，考查了酸堿中和滴定及氣體成分的分析方法。 (1)根據(jù)圖示消耗NaOH溶液的體積為20.00 mL，n(HNO3)＝20.0010－3 L0.1 molL－14＝0.008 mol。n(NO2)＝3＝0.012 mol。 (2)裝置A可以利用N2排盡裝置內的氣體，防止NO被氧化，所以選用裝置A。 其裝置順序為A→B→C→E，為了減少誤差，在讀取NO體積時，一是要冷卻到室溫；二是量筒內液面應和集氣瓶內液面相平。 (3)根據(jù) 3NO2＋H2O===2HNO3＋NO 0．012 mol 0.004 mol V(NO)＝0.004 mol22.4 Lmol－1＝0.0896 L<0.112 L，所以有NO產生。 3．過氧化氫是重要的氧化劑和還原劑，常用于消毒、殺菌、漂白等。某化學興趣小組同學圍繞著過氧化氫開展了調查研究與實驗。 Ⅰ.調查 (1)通過查閱資料，發(fā)現(xiàn)過氧化氫的沸點為152.1 ℃，而相對分子質量相同的硫化氫的沸點為－60.4 ℃，造成兩者沸點差異大的主要原因是_______________________。 (2)資料顯示，制備過氧化氫目前最常用的是乙基蒽醌法，其主要過程可以用下圖表示，寫出此過程的總反應方程式__________________________________________。 Ⅱ.不穩(wěn)定性實驗研究 (3)為了探究溫度、催化劑等外界條件對H2O2的分解速率的影響，某興趣小組同學設計了如下三組實驗，部分實驗數(shù)據(jù)已經填在下面表中。 實驗編號 T/℃ H2O2初始濃度/molL－1 FeCl3初始濃度/molL－1 Ⅰ 20 1.0 Ⅱ 50 1.0 0 Ⅲ 50 0.1 ①實驗Ⅰ、Ⅱ研究溫度對分解速率的影響，則實驗Ⅰ中FeCl3初始濃度應為________molL－1，實驗Ⅱ，Ⅲ研究催化劑對分解速率的影響，則實驗Ⅲ中H2O2初始濃度應為________molL－1。 ②三組實驗中分解速率最快的是____________(填編號)。 Ⅲ.過氧化氫含量的實驗測定 興趣小組同學用0.100 0 molL－1酸性高錳酸鉀標準溶液滴定試樣中過氧化氫的含量，反應原理為2MnO＋5H2O2＋6H＋===2Mn2＋＋8H2O＋5O2。 (4)滴定到達終點的現(xiàn)象是__________________________________________。 (5)用移液管吸取25.00 mL試樣置于錐形瓶中，重復滴定四次，每次消耗的KMnO4標準溶液體積如下表所示： 第一次 第二次 第三次 第四次 體積(mL) 17.10 18.10 18.00 17.90 計算試樣中過氧化氫的濃度為__________molL－1。 (6)若滴定前尖嘴中有氣泡，滴定后消失，則測定結果__________(填“偏低”、“偏高”或“不變”)。 答案　(1)過氧化氫分子間可以形成分子間氫鍵，而H2S不能形成氫鍵 (2)H2＋O2H2O2 (3)①0　1.0?、冖? (4)錐形瓶內溶液顏色恰好由無色變?yōu)闇\紫色，且30秒內溶液不褪色 (5)0.180 0　(6)偏高 解析　(1)分子晶體熔沸點影響因素包括范德華力和氫鍵。 (2)圖示中參與反應的物質是H2和O2，產物是H2O2。 (3)實驗Ⅰ，Ⅱ研究溫度對分解速率的影響，所以FeCl3初始濃度要保持不變；實驗Ⅱ，Ⅲ研究催化劑對分解速率的影響，則H2O2初始濃度要一致，實驗Ⅲ中溫度高、有催化劑，所以反應速率最快。 (4)最初滴加時KMnO4和H2O2反應，溶液為無色，當H2O2恰好反應完，再滴加KMnO4溶液將顯示KMnO4溶液的顏色，此時達到滴定終點。 (5)第一次測量數(shù)據(jù)和其他幾次差別較大，為錯誤數(shù)據(jù)，應舍掉，故消耗KMnO4溶液的體積為18.00 mL，c(H2O2)＝18.00 mL10－30.100 0 molL－15/2(25.00 mL10－3)＝0.180 0 molL－1。 (6)滴定前尖嘴中有氣泡，滴定后消失，氣泡所占體積被KMnO4溶液填充，相當于KMnO4溶液有損失，故測定結果偏高。 4．某同學設計如圖所示裝置分別進行探究實驗(夾持裝置已略去)，請回答下列問題： 實驗 藥品 制取氣體 量氣管中液體 Ⅰ Cu、稀HNO3 NO H2O Ⅱ NaOH(s)、濃氨水 NH3 Ⅲ 電石、飽和NaCl溶液 C2H2 H2O Ⅳ 鎂鋁合金、NaOH溶液 H2 H2O (1)如何檢驗如圖所示裝置的氣密性：____________________________________。 (2)該同學認為實驗Ⅰ可通過收集并測量NO氣體的體積來探究銅樣品的純度，你認為是否可行？__________(填“可行”或“不可行”)，原因是__________________。 (3)實驗Ⅲ燒瓶中發(fā)生反應的化學方程式是__________________________________， 打開開關K，產生的氣體經驗純后點燃，現(xiàn)象是______________________________。 (4)實驗Ⅱ中量氣管中的液體最好是________(填字母編號，下同)。 a．濃NaOH溶液 b．氨水 c．煤油 d．飽和氯化銨溶液 該實驗剩余的NH3需吸收處理。以下各種尾氣吸收裝置中，適合于吸收NH3，而且能防止倒吸的有____________。 (5)本實驗應對量氣管多次讀數(shù)，讀數(shù)時應注意：①將實驗裝置恢復到室溫，②__________________。 ③視線與凹液面最低處相平。 (6)實驗Ⅳ獲得以下數(shù)據(jù)(所有氣體體積均已換算成標準狀況，忽略滴入液體體積對氣體體積的影響)： 編號 鎂鋁合金質量 量氣管第一次讀數(shù) 量氣管第二次讀數(shù) ① 1.0 g 350.0 mL 13.7 mL ② 1.0 g 350.0 mL 25.0 mL ③ 1.0 g 350.0 mL 14.3 mL 根據(jù)上述數(shù)據(jù)，可計算出鎂鋁合金中鋁的質量分數(shù)為__________。 答案　(1)關閉分液漏斗的旋塞和開關K，向量氣管中注入水，使量氣管內的水面高于左邊容器內的水面，靜置，若水面不發(fā)生變化，則氣密性良好 (2)不可行　NO會與裝置中的空氣反應，生成的NO2溶于水，使測得的NO氣體體 積不準 (3)CaC2＋2H2O―→Ca(OH)2＋C2H2↑　火焰明亮并伴有濃烈的黑煙 (4)c　ACDF (5)使量氣管與干燥管兩端液面相平 (6)27.0% 解析　(3)電石與水反應生成乙炔，乙炔中含碳量較高，燃燒時火焰明亮并伴有濃烈的黑煙。 (4)氨氣易溶于水，所以量氣管中的液體應不能和氨氣反應，故應選擇煤油。氨氣的密度小于空氣的密度，所以選擇A、C、D、F。 (6)根據(jù)三次實驗，可求得第二次讀數(shù)的平均數(shù)為17.7 mL，則生成氣體的體積為332.3 mL，根據(jù)反應方程式可計算鋁的質量為0.27 g，則鎂鋁合金中鋁的質量分數(shù)為27.0%。 5．將1.000 g FeC2O42H2O固體樣品放在熱重分析儀中進行熱重分析，測得其熱重分析曲線(樣品質量隨溫度變化的曲線)如下圖所示： 已知：①草酸鹽受熱分解易放出碳的氧化物。②500 ℃之前，該熱重分析儀的樣品池處于Ar氣氣氛中，500 ℃時起，樣品池與大氣相通。完成下列填空： (1)300 ℃時是樣品脫水的過程，試確定350 ℃時樣品是否脫水完全________(填“是”或“否”)，判斷的理由是____________________(要求寫出推算過程)。 (2)400 ℃時發(fā)生變化的化學方程式是_____________________________________。 (3)將600 ℃時樣品池中殘留的固體隔絕空氣冷卻至室溫，再向該固體中加入一定量的稀鹽酸剛好完全溶解，用pH試紙測得所得溶液的pH＝3，其原因是________________________________________________________________________ (用離子方程式回答)。向該溶液中滴加適量NaOH溶液，生成紅褐色沉淀，測得此時溶液中鐵元素的離子濃度為4.010－11 molL－1，則此時溶液的pH＝__________(已知：Ksp[Fe(OH)2]＝8.010－16，Ksp[Fe(OH)3]＝4.010－38)。 (4)將1 500 ℃時樣品池中殘留的固體隔絕空氣冷卻后，用稀鹽酸溶解得一棕黃色溶液。取少量該溶液滴加KSCN，溶液顯血紅色；另取少量該溶液滴加K3[Fe(CN)6](鐵氰化鉀)溶液，產生特征藍色沉淀。試寫出圖中1 400 ℃時發(fā)生反應的化學方程式_______________________________________________________________________， 產生特征藍色沉淀的離子反應方程式____________________________________。 答案　(1)是 推算過程： FeC2O42H2OFeC2O4(2－n)H2O＋nH2O 180 18n 1．000 g (1.000－0.800) g　 所以n＝2 (其他合理計算方式也可) (2)FeC2O4FeO＋CO↑＋CO2↑ (3)Fe3＋＋3H2OFe(OH)3＋3H＋　5 (4)6Fe2O34Fe3O4＋O2↑ 3Fe2＋＋2[Fe(CN)6]3－===Fe3[Fe(CN)6]2↓