3定量實驗研真題·明考向1.(2024·山東等級考·19)利用“燃燒—碘酸鉀滴定法”測定鋼鐵中硫含量的實驗裝置如下圖所示(夾持裝置略)。實驗過程如下:①加樣,將amg樣品加入管式爐內(nèi)瓷舟中(瓷舟兩端帶有氣孔且有蓋),聚四氟乙烯活塞滴定管G內(nèi)預(yù)裝c(KIO3)∶c(KI)略小于1∶5的KIO3堿性標(biāo)準(zhǔn)溶液,吸收管F內(nèi)盛有鹽酸酸化的淀粉水溶液。向F內(nèi)滴入適量KIO3堿性標(biāo)準(zhǔn)溶液,發(fā)生反應(yīng):KIO3+5KI+6HCl===3I2+6KCl+3H2O,使溶液顯淺藍色。②燃燒:按一定流速通入O2,一段時間后,加熱并使樣品燃燒。③滴定:當(dāng)F內(nèi)溶液淺藍色消退時(發(fā)生反應(yīng):SO2+I2+2H2O===H2SO4+2HI),立即用KIO3堿性標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至淺藍色復(fù)現(xiàn)。隨SO2不斷進入F,滴定過程中溶液顏色“消退-變藍”不斷變換,直至終點?；卮鹣铝袉栴}:(1)取20.00mL0.1000mol·L-1KIO3的堿性溶液和一定量的KI固體,配制1000mLKIO3堿性標(biāo)準(zhǔn)溶液,下列儀器必須用到的是________(填標(biāo)號)。

A.玻璃棒 B.1000mL錐形瓶C.500mL容量瓶 D.膠頭滴管(2)裝置B和C的作用是充分干燥O2,B中的試劑為__________。裝置F中通氣管末端多孔玻璃泡內(nèi)置一密度小于水的磨砂浮子(見放大圖),目的是_______。

(3)該滴定實驗達終點的現(xiàn)象是__________________;

滴定消耗KIO3堿性標(biāo)準(zhǔn)溶液VmL,樣品中硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是__________(用代數(shù)式表示)。

(4)若裝置D中瓷舟未加蓋,會因燃燒時產(chǎn)生粉塵而促進SO3的生成,粉塵在該過程中的作用是________;若裝置E冷卻氣體不充分,可能導(dǎo)致測定結(jié)果偏大,原因是____________;

若滴定過程中,有少量IO3-不經(jīng)I2直接將SO2氧化成H2SO4,測定結(jié)果會____________(填“偏大”“偏小”或“不變”)【審題流程】【解題指導(dǎo)】第一步:明確實驗?zāi)康睦谩叭紵?碘酸鉀滴定法”測定鋼鐵中硫含量第二步:理解實驗裝置和測定原理裝置A通入O2,裝置B、C干燥O2,裝置D產(chǎn)生SO2,裝置E冷卻SO2,裝置F中SO2與I2反應(yīng)生成I-,I-與滴加的KIO3反應(yīng)生成I2,裝置F可以防倒吸第三步:數(shù)據(jù)處理與誤差分析根據(jù)關(guān)系式3S~3SO2~3I2~KIO3進行計算、分析誤差【解析】由題中信息可知,利用“燃燒-碘酸鉀滴定法”測定鋼鐵中硫含量的實驗中,將氧氣經(jīng)干燥、凈化后通入管式爐中將鋼鐵中硫氧化為SO2,然后將生成的SO2導(dǎo)入碘液中吸收,通過消耗KIO3堿性標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積來測定鋼鐵中硫的含量。(1)取20.00mL0.1000mol·L-1KIO3的堿性溶液和一定量的KI固體,配制1000mLKIO3堿性標(biāo)準(zhǔn)溶液(稀釋了50倍后KIO3的濃度為0.0020000mol·L-1),需要用堿式滴定管或移液管量取20.00mL0.1000mol·L-1KIO3的堿性溶液,需要用一定精確度的天平稱量一定質(zhì)量的KI固體,需要在燒杯中溶解KI固體,溶解時要用到玻璃棒攪拌,需要用1000mL容量瓶配制標(biāo)準(zhǔn)溶液,需要用膠頭滴管定容,因此,必須用到的是AD。(2)裝置B和C的作用是充分干燥O2,濃硫酸具有吸水性,常用于干燥某些氣體,因此B中的試劑為濃硫酸;裝置F中通氣管末端多孔玻璃泡內(nèi)置一密度小于水的磨砂浮子,其目的是防止倒吸,因為磨砂浮子的密度小于水,若球泡內(nèi)水面上升,磨砂浮子也隨之上升,磨砂浮子可以作為一個磨砂玻璃塞將導(dǎo)管的出氣口堵上,從而防止倒吸。(3)該滴定實驗是利用過量的半滴標(biāo)準(zhǔn)溶液來指示滴定終點的,因此,該滴定實驗達終點的現(xiàn)象是當(dāng)加入最后半滴KIO3堿性標(biāo)準(zhǔn)溶液后,溶液由無色突變?yōu)樗{色且30s內(nèi)不變色;由S元素守恒及SO2+I2+2H2O===H2SO4+2HI、KIO3+5KI+6HCl===3I2+6KCl+3H2O可得關(guān)系式3S~3SO2~3I2~KIO3,若滴定消耗KIO3堿性標(biāo)準(zhǔn)溶液VmL,則n(KIO3)=V×10-3L×0.0020000mol·L-1=2.0000×10-6Vmol,n(S)=3n(KIO3)=3×2.0000×10-6Vmol=6.0000×10-6Vmol,樣品中硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是6.0000×1(4)若裝置D中瓷舟未加蓋,燃燒時產(chǎn)生的粉塵中含有鐵的氧化物,鐵的氧化物能催化SO2的氧化反應(yīng)從而促進SO3的生成,因此,粉塵在該過程中的作用是作催化劑;若裝置E冷卻氣體不充分,則通入F的氣體溫度過高,可能導(dǎo)致部分I2升華,這樣就要消耗更多KIO3堿性標(biāo)準(zhǔn)溶液,從而可能導(dǎo)致測定結(jié)果偏大;若滴定過程中,有少量IO3-不經(jīng)I2直接將SO2氧化成H2SO4,從電子轉(zhuǎn)移守恒的角度分析,IO3-得到6e-被還原為I-,仍能得到關(guān)系式3S~3SO2答案:(1)AD(2)濃硫酸防止倒吸(3)當(dāng)加入最后半滴KIO3堿性標(biāo)準(zhǔn)溶液后,溶液由無色突變?yōu)樗{色且30s內(nèi)不變色19.(4)作催化劑通入F的氣體溫度過高,導(dǎo)致部分I2升華,從而消耗更多的KIO3堿性標(biāo)準(zhǔn)溶液不變2.(2024·安徽選擇考·16)測定鐵礦石中鐵含量的傳統(tǒng)方法是SnCl2-HgCl2-K2Cr2O7滴定法。研究小組用該方法測定質(zhì)量為ag的某赤鐵礦試樣中的鐵含量?！九渲迫芤骸竣賑mol·L-1K2Cr2O7標(biāo)準(zhǔn)溶液。②SnCl2溶液:稱取6gSnCl2·2H2O溶于20mL濃鹽酸,加水至100mL,加入少量錫粒?！緶y定含量】按下圖所示(加熱裝置略去)操作步驟進行實驗。已知:氯化鐵受熱易升華;室溫時HgCl2可將Sn2+氧化為Sn4+,難以氧化Fe2+;Cr2O72-可被Fe2+還原為Cr(1)下列儀器在本實驗中必須用到的有__________(填名稱)。(2)結(jié)合離子方程式解釋配制SnCl2溶液時加入錫粒的原因:________。

(3)步驟Ⅰ中“微熱”的原因是___________________。

(4)步驟Ⅲ中,若未“立即滴定”,則會導(dǎo)致測定的鐵含量__________(填“偏大”“偏小”或“不變”)。

(5)若消耗cmol·L-1K2Cr2O7標(biāo)準(zhǔn)溶液VmL,則ag試樣中Fe的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為_________________(用含a、c、V的代數(shù)式表示)。

(6)SnCl2-TiCl3-KMnO4滴定法也可測定鐵的含量,其主要原理是利用SnCl2和TiCl3將鐵礦石試樣中Fe3+還原為Fe2+,再用KMnO4標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定。①從環(huán)保角度分析,該方法相比于SnCl2-HgCl2-K2Cr2O7滴定法的優(yōu)點是_____。

②為探究KMnO4溶液滴定時,Cl-在不同酸度下對Fe2+測定結(jié)果的影響,分別向下列溶液中加入1滴0.1mol·L-1KMnO4溶液,現(xiàn)象如表:實驗溶液現(xiàn)象空白實驗2mL0.3mol·L-1NaCl溶液+0.5mL試劑X紫紅色不褪去實驗ⅰ2mL0.3mol·L-1NaCl溶液+0.5mL0.1mol·L-1硫酸紫紅色不褪去實驗ⅱ2mL0.3mol·L-1NaCl溶液+0.5mL6mol·L-1硫酸紫紅色明顯變淺表中試劑X為__________;根據(jù)該實驗可得出的結(jié)論是______________。

【審題流程】[解題指導(dǎo)]第一步:明確實驗?zāi)康臏y定質(zhì)量為ag的某赤鐵礦試樣中的鐵含量第二步:提取和應(yīng)用信息配制SnCl2溶液時加Sn是為了防氧化,步驟Ⅰ是得到樣品溶液,步驟Ⅱ是Sn2+將Fe3+還原為Fe2+,然后用HgCl2除去過量的Sn2+,步驟Ⅲ是加入硫酸和磷酸混合液后,滴加指示劑,用K2Cr2O7標(biāo)準(zhǔn)溶液測定溶液中的Fe2+第三步:數(shù)據(jù)處理與誤差分析根據(jù)關(guān)系式6Fe2+~K2Cr2O7進行計算和誤差分析第四步:分析評價把握“環(huán)保角度”評價SnCl2-TiCl3-KMnO4滴定法的優(yōu)點,根據(jù)表格實驗得出結(jié)論【解析】濃鹽酸與試樣反應(yīng),使得試樣中Fe元素以離子形式存在,滴加稍過量的SnCl2使Fe3+還原為Fe2+,冷卻后滴加HgCl2,將多余的Sn2+氧化為Sn4+,加入硫酸和磷酸混合液后,滴加指示劑,用K2Cr2O7進行滴定,將Fe2+氧化為Fe3+,離子方程式為6Fe2++Cr2O72-+14H+===2Cr3++6Fe3++7H(1)配制SnCl2溶液需要用到容量瓶和量筒,滴定需要用到酸式滴定管,但給出的為堿式滴定管,因此給出的儀器中,本實驗必須用到容量瓶、量筒;(2)Sn2+易被空氣氧化為Sn4+,離子方程式為2Sn2++O2+4H+===2Sn4++2H2O,加入Sn,發(fā)生反應(yīng)Sn4++Sn===2Sn2+,可防止Sn2+氧化;(3)步驟Ⅰ中“微熱”是為了加快反應(yīng)速率使鐵礦石快速溶解。(4)步驟Ⅲ中,若未“立即滴定”,Fe2+易被空氣中的O2氧化為Fe3+,導(dǎo)致測定的鐵含量偏小;(5)根據(jù)離子方程式6Fe2++Cr2O72-+14H+===2Cr3++6Fe3++7H2O可得:n(Fe2+)=6×n(Cr2O72-)=6×10-3cVmol,ag試樣中Fe元素的質(zhì)量為6×10-3cVmol×56g·mol-1=0.336cV(6)①SnCl2-HgCl2-K2Cr2O7滴定法中,HgCl2氧化Sn2+的離子方程式為Hg2++Sn2+===Sn4++Hg,生成的Hg有毒,因此SnCl2-TiCl3-KMnO4滴定法相比于SnCl2-HgCl2-K2Cr2O7滴定法的優(yōu)點是更安全,對環(huán)境更友好;②2mL0.3mol·L-1NaCl溶液+0.5mL試劑X,為空白試驗,因此X為H2O;由表格可知,酸性越強,KMnO4的氧化性越強,Cl-被KMnO4氧化的可能性越大,對Fe2+測定結(jié)果造成干擾的可能性越大,因此在用KMnO4標(biāo)準(zhǔn)液進行滴定時,要控制溶液的pH。答案:(1)容量瓶、量筒(2)Sn2+易被空氣氧化為Sn4+,離子方程式為2Sn2++O2+4H+===2Sn4++2H2O,加入Sn,發(fā)生反應(yīng)Sn4++Sn===2Sn2+,可防止Sn2+氧化(3)加快反應(yīng)速率使鐵礦石快速溶解(4)偏小(5)33.(6)①更安全,對環(huán)境更友好②H2O酸性越強,KMnO4的氧化性越強,Cl-被KMnO4氧化的可能性越大,對Fe2+測定結(jié)果造成干擾的可能性越大,因此在用KMnO4標(biāo)準(zhǔn)液進行滴定時,要控制溶液的pH【真題拓展】根據(jù)本題完成下列問題:(1)寫出Sn2+被空氣中氧氣氧化的離子方程式:______________。

提示:2Sn2++O2+4H+===2Sn4++2H2O。(2)若改用SnCl2-TiCl3-KMnO4滴定法測定赤鐵礦試樣中的鐵含量,第Ⅰ步操作中最好把濃鹽酸換成__________。

提示:稀硫酸?？梢员M可能降低滴定過程中的Cl-濃度。建模板·塑思維1.定量實驗的解題流程2.定量實驗測定數(shù)據(jù)和計算的常用方法:數(shù)據(jù)測定方法含量、純度或產(chǎn)率等的計算方法沉淀法應(yīng)用質(zhì)量守恒,找出所求物質(zhì)(樣品)與沉淀物質(zhì)的定量關(guān)系,進行純度或產(chǎn)率等計算氣體體積法應(yīng)用排液法獲得氣體體積,轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)狀況下計算氣體的物質(zhì)的量,進一步計算所求物質(zhì)的質(zhì)量,進行純度或產(chǎn)率等計算滴定法包括酸堿中和滴定、沉淀滴定、氧化還原滴定等,主要是根據(jù)滴定過程中標(biāo)準(zhǔn)溶液的消耗量來計算待測溶液的濃度熱重法分析熱重曲線,分析樣品受熱時質(zhì)量變化的數(shù)據(jù),推測物質(zhì)組成的變化關(guān)系式法根據(jù)多步連續(xù)反應(yīng)的化學(xué)方程式或電子守恒法,建立已知物質(zhì)、中間物質(zhì)和所求物質(zhì)之間量的關(guān)系,從而計算純度或產(chǎn)率方程組法若未知量較多,可以根據(jù)多種物質(zhì)的反應(yīng)關(guān)系分別列出方程組成方程組,求解方程組,然后計算出待測量練模擬·提素養(yǎng)1.(2024·濰坊三模)疊氮化鈉(NaN3)在防腐、有機合成和汽車行業(yè)有著廣泛的用途。用氨基鈉(NaNH2)制取疊氮化鈉的化學(xué)方程式為2NaNH2+N2ONaN3+NaOH+NH3。實驗室用下列裝置制取疊氮化鈉并測定其純度。已知:①氨基鈉(NaNH2)熔點為208℃,易潮解和氧化;②N2O有強氧化性,不與酸、堿反應(yīng)?；卮鹣铝袉栴}:(1)儀器的連接順序為a→_________→b(儀器不能重復(fù)使用)。裝置B的作用為____________________,裝置D中應(yīng)選用的試劑為__________。

(2)制備NaN3時進行操作:(i)檢驗裝置氣密性并添加藥品;(ii)……;(iii)打開加熱套。步驟(ii)的操作是_____________。

(3)裝置A中反應(yīng)除生成裝置C中需要的物質(zhì)外,還生成NaCl等。其反應(yīng)的化學(xué)方程式是_________________。

(4)NaN3純度測定:取mg反應(yīng)后裝置C中所得固體,用如圖所示裝置測定產(chǎn)品的純度(原理為加入NaClO溶液將NaN3氧化成N2,測定N2的體積,從而計算產(chǎn)品純度)。①F的初始讀數(shù)為V1mL、末讀數(shù)為V2mL,本實驗條件下氣體摩爾體積為VmL·mol-1產(chǎn)品中NaN3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為__________。

②反應(yīng)結(jié)束讀數(shù)時,若F中液面低于球形干燥管液面,則測定結(jié)果__________(填“偏高”“偏低”或“無影響”)。

【解析】(1)根據(jù)反應(yīng)原理,利用裝置A制得一氧化二氮,利用E中的堿石灰吸收N2O中混有的HNO3和水蒸氣,進入裝置C中與NaNH2反應(yīng)制備NaN3,D用于防止B中水蒸氣進入C中干擾實驗,B用于尾氣處理,故儀器的連接順序為a→g→h→c→d→e→f→b;裝置B的作用為吸收多余的N2O,防止空氣中的氧氣進入裝置C;裝置D中應(yīng)選用的試劑為濃硫酸。(2)制備NaN3時進行操作:檢驗裝置氣密性并添加藥品,打開分液漏斗上端玻璃塞并旋轉(zhuǎn)活塞,通入一段時間氣體。(3)裝置A中反應(yīng)除生成裝置C中需要的物質(zhì)外,還生成NaCl等。其反應(yīng)的化學(xué)方程式:NH3OHCl+NaNO2===NaCl+2H2O+N2O↑;(4)①若F的初始讀數(shù)為V1mL、末讀數(shù)為V2mL,本實驗條件下氣體摩爾體積為VmL·mol-1,生成N2體積為(V1-V2)mL,由關(guān)系式2NaN3~3N2列式得產(chǎn)品中NaN3的質(zhì)量分?jǐn)?shù):(V1-②反應(yīng)結(jié)束讀數(shù)時,若F中液面低于球形干燥管液面,則測定結(jié)果偏高。答案:(1)g→h→c→d→e→f吸收多余的N2O,防止空氣中的氧氣進入裝置C濃硫酸(2)打開分液漏斗上端玻璃塞并旋轉(zhuǎn)活塞,通入一段時間氣體(3)NH3OHCl+NaNO2===NaCl+2H2O+N2O↑(4)①13(V1-2.某實驗小組對一種染料廢水進行處理,獲得Na2SO4并測定廢水的總有機碳(總有機碳是指單位體積水樣中溶解或懸浮的有機物碳元素質(zhì)量總和,是水體評價的綜合指標(biāo)之一)。實驗步驟為①取100mL廢水(假定有機成分只有萘磺酸鈉),在35℃下加入等體積甲醇,充分混合后,冷卻、過濾,得到固體A和濾液B。②經(jīng)檢測,固體A主要成分為Na2SO4,并含有少量Na2SO3和萘磺酸鈉;濾液B含2.3g萘磺酸鈉(C10H7O3NaS,M=230g·mol-1)。③一定溫度下,從濾液B中回收甲醇;再蒸發(fā)濃縮析出萘磺酸鈉,過濾,得濾液C,向濾液C中加入適量的NaClO溶液去除少量的NH4+和NH④按如圖所示實驗裝置(部分裝置略)對固體A進行處理,完全反應(yīng)后Pt舟中固體為Na2SO4。簡化的操作過程:先檢查裝置氣密性,再打開或關(guān)閉活塞1和活塞2,通入N2一段時間。再次打開或關(guān)閉活塞1和活塞2,改為通入O2,點燃煤氣燈,一定時間后,停止加熱,繼續(xù)通入O2一段時間。回答下列問題:(1)實驗步驟①中加入甲醇的目的為____________。

(2)實驗步驟③中回收甲醇的操作名稱是__________,去除NH3生成N2的反應(yīng)的離子方程式為_______________。

(3)通入N2的目的是_____________。

(4)酸性KMnO4溶液的作用是______________,試劑a是____________。

(5)改為通入O2前,應(yīng)__________(填字母)。

A.打開活塞1 B.打開活塞2C.關(guān)閉活塞1 D.關(guān)閉活塞2(6)反應(yīng)后U形管(含試劑)增重0.44g,該廢水總有機碳=_____________mg·L-1(用科學(xué)計數(shù)法表示)。

【解析】向染料廢水中加入等體積的甲醇,以使有機物充分溶解和減小Na2SO4等無機物在水中的溶解度,便于析出,冷卻過濾后得到濾液B和固體A,用蒸餾的方法從濾液B中分離出甲醇后,再蒸發(fā)濃縮析出萘磺酸鈉,過濾,得濾液C,向濾液C中加入適量的NaClO溶液去除少量的NH4+和NH3,步驟④為對固體A進行處理,完全反應(yīng)后Pt舟中固體為Na2SO4,先關(guān)閉活塞2,打開活塞1,通入一段時間的N2,以排出裝置中的空氣防止其影響廢水中總有機碳的測定,然后再關(guān)閉活塞1,打開活塞2,通入O2,點燃煤氣燈,一定時間后,停止加熱,繼續(xù)通入O2,固體A中Na2SO3轉(zhuǎn)化為Na2SO4,有機物燃燒,不完全燃燒產(chǎn)生的CO被CuO繼續(xù)氧化,酸性高錳酸鉀溶液的作用為除去CO2中的SO2,品紅溶液為檢驗SO2是否除干凈,試劑a為濃硫酸,可以干燥CO2和防止空氣中的CO2和水蒸氣進入(1)實驗步驟①中加入甲醇的目的為減小Na2SO4等無機物在水中的溶解度,便于析出。(2)由于CH3OH易揮發(fā),實驗步驟③中回收甲醇的操作名稱是蒸餾,去除NH3生成N2的反應(yīng)即NH3和NaClO反應(yīng)生成N2、NaCl和H2O,配平可得該反應(yīng)的離子方程式為2NH3+3ClO-===3Cl-+N2+3H2O。(3)由分析可知,通入N2的目的是排出裝置中的空氣防止其影響廢水中總有機碳的測定。(4)酸性KMnO4溶液的作用是除去CO2中的SO2,試劑a是濃硫酸。(5)改為通入O2前,應(yīng)關(guān)閉活塞1,打開活塞2,故答案為BC。(6)反應(yīng)后U形管(含試劑)增重0.44g,即固體A與O2反應(yīng)放出的CO2的質(zhì)量為0.44g,即固體A中含有的C的質(zhì)量為0.44g×1244=0.12g,由題干信息可知,濾液B含2.3g萘磺酸鈉,該有機物中含有C的質(zhì)量為2.3g230g·mol-答案:(1)減小Na2SO4等無機物在水中的溶解度,便于析出(2)蒸餾2NH3+3ClO-===3Cl-+N2+3H2O(3)排出裝置中的空氣,防止其影響廢水中總有機碳的測定(4)除去CO2中的SO2濃硫酸(5)BC(6)1.32×1043.檢測甲醛含量的方法有很多,其中銀-菲洛嗪法靈敏度較高。測定原理為甲醛與銀氨溶液反應(yīng)生成Ag,產(chǎn)生的Ag與Fe3+定量反應(yīng)生成Fe2+,Fe2+與菲洛嗪形成有色配合物,通過測定吸光度計算出甲醛的含量。某學(xué)習(xí)小組類比此原理設(shè)計如圖所示裝置,測定新裝修居室內(nèi)空氣中甲醛的含量(夾持裝置略去)。已知:甲醛和銀氨溶液反應(yīng)生成單質(zhì)銀氨氣和碳酸銨,氮化鎂與水反應(yīng)放出NH3,毛細管內(nèi)徑不超過1mm?；卮鹣铝袉栴}:(1)A裝置中反應(yīng)的化學(xué)方程式為_______,用飽和食鹽水代替水制備NH3的原因是_____________。

(2)銀氨溶液的制備。關(guān)閉K1、K2,打開K3,打開__________________,使飽和食鹽水慢慢滴入圓底燒瓶中,當(dāng)觀察到B中沉淀恰好溶解時,__________________,停止通入NH3。

(3)甲醛與銀氨溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式為____________。

(4)室內(nèi)空氣中甲醛含量的測定。①打開K1,將可滑動隔板慢慢由最右端抽到最左端,吸入1L室內(nèi)空氣,關(guān)閉K1;后續(xù)操作是____________________________;

再重復(fù)上述操作3次。毛細管的作用是___________________。

②向上述B中充分反