2020届高三化学二轮复习化学实验综合题的研究定量测定型综合实验题核心突破经典例题提升训练答案解析

《高考12题逐题突破》：化学实验综合题的研究——定量测定型综合实验题【核心突破】1．定量实验数据的测定方法(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。①常见测量气体体积的实验装置②量气时应注意的问题a．量气时应保持装置处于室温状态。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平。如上图(Ⅰ)(Ⅳ)应使左侧和右侧的液面高度保持相平。(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滴定等获得相应数据后再进行相关计算。2．解题注意事项(1)定量测定实验中要具备的3种意识：①要有消除干扰气体的意识：如用“惰性气体”将干扰气体排出，或用溶液吸收干扰气体等。②要有被测量气体全部被测量的意识：如可以采用反应结束后继续向装置中通入“惰性”气体以使被测量的气体全部被吸收剂吸收的方法。③要有“数据”的采集处理意识：实验数据的采集是化学计算的基础，一般的固体试剂称取质量，而液体试剂和气体试剂测量体积。(2)“关系式法”在定量测定实验中的应用：关系式法是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，它可以把始态的反应物与终态的生成物之间“物质的量”的关系表示出来，把多步计算简化成一步完成。正确提取关系式是用关系式法解题的关键。(3)定量型实验的关键为数据处理和误差分析，数据的处理一般注意五个方面：①是否符合测量仪器的精度。②数据是否在误差允许范围内。③数据的测试环境。④数据的测量过程是否规范、合理。⑤少量物质是否完全反应；过量物质对数据是否有影响。误差分析的依据为计算式，看测量对结果会产生什么影响。【提升训练答案+解析】1．(2018·济南第一中学高三月考)磷化铝(AlP)通常可作为一种广谱性熏蒸杀虫剂，吸水后会立即产生高毒的PH3气体(熔点为－132℃，还原性强)。卫生安全标准规定：当粮食中磷化物(以PH3计)的含量不超过0.05mg·kg－1时，粮食质量合格；反之，粮食质量不合格。某化学兴趣小组的同学通过下列方法对粮食中残留的磷化物含量进行了研究。操作流程安全吸收装置→PH3的产生与吸收→转移KMnO4吸收溶液→亚硫酸钠标准溶液滴定。实验装置已知C中盛有100g原粮，E中盛有20.00mL1.13×10－3mol·L－1KMnO4溶液(H2SO4酸化)。请回答下列问题：(1)仪器D的名称是___________________________________________________。(2)B中盛有焦性没食子酸的碱性溶液，其作用是吸收空气中的O2，防止氧化装置C中生成的PH3，则A中盛装KMnO4溶液的作用是____________________________。(3)已知MnO－4被还原为Mn2＋，若0.1molPH3恰好被0.16molKMnO4吸收，则PH3被氧化的产物是________________________________________________________________________，写出E中发生反应的离子方程式：___________________________________________________________________________________________________________________。(4)收集E中吸收液，加水稀释至250mL，取25.00mL于锥形瓶中，用5.0×10－4mol·L－1的Na2SO3标准溶液滴定剩余的KMnO4溶液：序号123三次实验消耗V标/mL11.0211.3010.98①滴定达到终点的现象是_________________________________________________________________________________________________________________________。②数据处理：消耗Na2SO3标准溶液______mL；则该原粮中磷化物(以PH3计)的含量为________mg·kg－1。③若C中反应完全后，忘记通入空气即进行(4)中的滴定操作，则消耗Na2SO3标准溶液的体积__________(填“偏大”“偏小”或“不变”)。答案(1)直形冷凝管(或冷凝管)(2)除去空气中的还原性气体，避免影响实验结果(3)H3PO4(或磷酸)5PH3＋8MnO－4＋24H＋===5H3PO4＋8Mn2＋＋12H2O(4)①当滴入最后一滴Na2SO3时，锥形瓶中溶液颜色由紫色恰好变为无色，且半分钟内不恢复②11.000.13(或0.1275)③偏大解析(1)仪器D为冷凝管，起冷凝回流的作用。(2)依据装置中的试剂选择分析判断，高锰酸钾溶液是强氧化剂可以吸收空气中的还原性气体；焦性没食子酸先和碱反应，再和氧气反应可以吸收氧气；若不吸收氧气，PH3会在氧气中被氧化。(3)PH3被酸性高锰酸钾氧化成磷酸，高锰酸钾被还原为锰离子，结合电子守恒、电荷守恒和原子守恒可得反应的离子方程式为5PH3＋8MnO－4＋24H＋===5H3PO4＋8Mn2＋＋12H2O。(4)①依据滴定反应：2KMnO4＋5Na2SO3＋3H2SO4===2MnSO4＋K2SO4＋5Na2SO4＋3H2O，本实验中无需选择指示剂，锥形瓶中溶液颜色由紫色恰好变为无色，且半分钟内不再恢复，表示达到了滴定终点。②平均消耗Na2SO3标准溶液11.00mL；依据滴定反应：2KMnO4＋5Na2SO3＋3H2SO4===2MnSO4＋K2SO4＋5Na2SO4＋3H2O可得关系式2KMnO4～5Na2SO3，则未反应的高锰酸钾的物质的量为0.0110L×5.0×10－4mol·L－1×25×25025＝2.2×10－5mol，则与PH3反应的高锰酸钾的物质的量为1.13×10－3mol·L－1×0.020L－2.2×10－5mol＝6.0×10－7mol；根据反应5PH3＋8KMnO4＋12H2SO4===5H3PO4＋8MnSO4＋4K2SO4＋12H2O可得到定量关系为5PH3～8KMnO4，则计算得到PH3物质的量为6.0×10－7mol×58＝3.75×10－7mol；则PH3的质量分数为3.75×10－7mol×34g·mol－10.1kg＝0.1275mg·kg－1≈0.13mg·kg－1，所以该原粮质量不合格。③准确测定PH3的含量，需要用高锰酸钾溶液全部吸收，避免产生较大误差，通入空气的作用是保证PH3全部被吸收，若C中反应完全后，忘记通入空气即进行(4)中的滴定操作，则剩余的高锰酸钾偏多，滴定消耗Na2SO3标准溶液的体积偏大。2．(2018·天津，9)烟道气中的NOx是主要的大气污染物之一，为了监测其含量，选用如下采样和检测方法。回答下列问题：Ⅰ.采样采样步骤：①检验系统气密性；②加热器将烟道气加热至140℃；③打开抽气泵置换系统内空气；④采集无尘、干燥的气样；⑤关闭系统，停止采样。(1)A中装有无碱玻璃棉，其作用为____________。(2)C中填充的干燥剂是____________(填序号)。a．碱石灰b．无水CuSO4c．P2O5(3)用实验室常用仪器组装一套装置，其作用与D(装有碱液)相同，在虚线框中画出该装置的示意图，标明气体的流向及试剂。(4)采样步骤②加热烟道气的目的是_______________________________________。Ⅱ.NOx含量的测定将VL气样通入适量酸化的H2O2溶液中，使NOx完全被氧化成NO－3，加水稀释至100.00mL。量取20.00mL该溶液，加入V1mLc1mol·L－1FeSO4标准溶液(过量)，充分反应后，用c2mol·L－1K2Cr2O7标准溶液滴定剩余的Fe2＋，终点时消耗V2mL。(5)NO被H2O2氧化为NO－3的离子方程式为____________________________________________________。(6)滴定操作使用的玻璃仪器主要有____________。(7)滴定过程中发生下列反应：3Fe2＋＋NO－3＋4H＋===NO↑＋3Fe3＋＋2H2OCr2O2－7＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O则气样中NOx折合成NO2的含量为________mg·m－3。(8)判断下列情况对NOx含量测定结果的影响(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。若缺少采样步骤③，会使测定结果________。若FeSO4标准溶液部分变质，会使测定结果__________。答案(1)除尘(2)c(3)(4)防止NOx溶于冷凝水(5)2NO＋3H2O2===2H＋＋2NO－3＋2H2O(6)锥形瓶、酸式滴定管(7)23c1V1－6c2V23V×104(8)偏低偏高解析(1)装置A是过滤器，装有无碱玻璃棉的作用是过滤，除去粉尘。(2)C中填充的是干燥剂，除去H2O且不能与NOx反应，所以应选有酸性、干燥能力强的P2O5。(3)D装置中装有碱液，用于吸收NOx，作用与实验室中的洗气瓶相同，该装置的示意图为。(4)烟道气中有水，采样步骤②加热器将烟道气加热至140℃的目的是防止NOx溶于冷凝水。(5)NO被H2O2氧化为NO－3，H2O2的还原产物为H2O，离子方程式为2NO＋3H2O2===2H＋＋2NO－3＋2H2O。(6)滴定操作使用的玻璃仪器主要有锥形瓶、滴定管，因为该滴定液呈酸性，所以选用酸式滴定管。(7)滴定过程中发生下列反应：3Fe2＋＋NO－3＋4H＋===NO↑＋3Fe3＋＋2H2OCr2O2－7＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O与Cr2O2－7反应的Fe2＋的物质的量为6c2V2×10－3mol，标准液中Fe2＋的物质的量为c1V1×10－3mol，则与NO－3反应的Fe2＋的物质的量为(c1V1－6c2V2)×10－3mol，NO－3的物质的量为c1V1－6c2V210－33mol，则VL气样中折合成NO2的含量为c1V1－6c2V210－3mol3VL×46g·mol－1×100.00mL20.00mL×1000mg·g－1×1000L·m－3＝23c1V1－6c2V23V×104mg·m－3。(8)若缺少采样步骤③，系统内存在空气，会使收集的气样中NOx偏少，测定结果偏低。若FeSO4标准溶液部分变质，溶液中的Fe2＋浓度减小，消耗的FeSO4标准溶液体积增大，会使测定结果偏高。3．(2019·广东韶关二模)某学习小组在实验室中利用下图装置(夹持装置略去)测定某铁硫化物(FexSy)的组成，并探究反应后D装置所得溶液中含硫化合物的组成。(一)硫化物(FexSy)的组成实验步骤：步骤Ⅰ按图连接装置，检查装置气密性，装入药品；步骤Ⅱ打开分液漏斗旋塞，缓缓滴入水，并点燃酒精喷灯；步骤Ⅲ当硬质玻璃管中固体质量不再改变时，停止加热，继续通入一段时间的O2；步骤Ⅳ实验结束后，将D中所得溶液加水配制成250mL溶液；……请回答：(1)步骤Ⅲ中，停止加热后还需继续向烧瓶中滴水一段时间，其目的为_____________________________________________________________________________________。(2)在C、D装置之间不需要防倒吸装置的理由是_______________________________________________________________________________________________________。(3)步骤Ⅳ中配制溶液时所需的玻璃仪器除玻璃棒和烧杯外，还有__________________。(4)取25.00mL步骤Ⅳ中所配