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当前位置:首页 > 中学教育 > 高中教育 > (全国通用)2020版高考化学二轮复习 大题题型集训1 综合实验探究(含解析)新人教版
大题题型集训(一)综合实验探究(建议用时:35分钟)(对应学生用书第168页)1.(2019·广西名校联考)草酸亚铁晶体(FeC2O4·xH2O)为淡黄色粉末,不溶于水,可作照相显影剂和用于制药工业。某化学兴趣小组对其性质进行如下探究,回答下列问题:Ⅰ.定性探究选用下列试剂设计实验方案,完成下表内容。试剂:酸性KMnO4溶液、K3[Fe(CN)6]溶液操作现象结论与解释(1)取少量草酸亚铁晶体于试管中,加入2mL水,振荡后静置有淡黄色沉淀,上层清液无色草酸亚铁不溶于水(2)继续加入2mL稀硫酸,振荡____________草酸亚铁溶于硫酸,硫酸酸性强于草酸(3)向步骤(2)所得溶液中滴加几滴K3[Fe(CN)6]溶液产生蓝色沉淀____________(4)①____________②________H2C2O4或C2O2-4具有还原性Ⅱ.定量探究:滴定实验测x的值(5)滴定前,下列操作的正确顺序是________(填字母序号)。a.用0.1000mol·L-1的酸性KMnO4溶液润洗b.查漏、清洗c.排尽滴定管尖嘴的气泡并调整液面d.盛装0.1000mol·L-1的酸性KMnO4溶液e.初始读数、记录为0.50mL(6)称取ng样品,加入适量稀硫酸溶解,用步骤(5)准备的标准KMnO4溶液直接滴定,如何判断滴定终点?__________________________________________________________________________________________。[解析]Ⅰ.(2)草酸亚铁晶体不溶于水,向其中加入稀硫酸,会看到固体溶解,溶液变为浅绿色,这是由于溶液中含有Fe2+;(3)向该溶液中滴加几滴K3[Fe(CN)6]溶液,会看到产生蓝色沉淀,发生反应:3Fe2++2[Fe(CN)6]3-===Fe3[Fe(CN)6]2↓,证明该溶液中含有Fe2+;(4)继续滴加K3[Fe(CN)6]2溶液(或至不再沉淀),静置,取上层清液滴加酸性KMnO4溶液,会看到紫色褪色,这是由于溶液中含有的H2C2O4、C2O2-4具有还原性,而酸性KMnO4溶液具有氧化性,将微粒氧化为CO2,酸性KMnO4被还原为无色的Mn2+。Ⅱ.(5)滴定前,首先要查漏、清洗;然后用0.1000mol·L-1的酸性KMnO4溶液润洗;第三是盛装0.1000mol·L-1的酸性KMnO4溶液;第四排尽滴定管尖嘴的气泡并调整液面;平视凹液面,初始读数、记录为0.50mL,即操作步骤顺序为badce。[答案]Ⅰ.(2)固体溶解,溶液变为浅绿色(3)含有Fe2+(4)①继续滴加K3[Fe(CN)6]溶液(或至不再沉淀),静置,取上层清液滴加酸性KMnO4溶液②紫色褪去Ⅱ.(5)badce(6)当滴入最后一滴标准液,溶液颜色由浅绿色变成浅紫色,且半分钟内颜色不变色,则说明达到滴定终点2.(2019·成都模拟)砂质土壤分析中常用KarlFischer法是测定其中微量水含量,该方法原理是I2和SO2反应定量消耗水(假设土壤中其他成分不参加反应),据此回答下列问题:(1)写出该反应的化学反应方程式:____________________________________________________________________________________。步骤Ⅰ:消耗反应样品中的水下图是某同学在实验室模拟KarlFischer法的实验装置图:(2)装置连接的顺序为a→__________(填接口字母顺序);M仪器的名称为__________,其在实验过程中的作用是_______________________________________________________________________________。(3)操作步骤为①连接装置并检查装置气密性,②装入药品,______________________________________________________;③关闭弹簧夹,打开分液漏斗活塞;④反应结束后,关闭分液漏斗活塞,继续通入N2,⑤取下D装置,……步骤④中继续通入N2的目的是________________________________________________________________________________。步骤Ⅱ:测定剩余的碘向反应后的D装置加入蒸馏水,过滤,充分洗涤滤渣,并合并洗涤液和滤液,将其配成250.00mL溶液,取25.00mL用0.20mol·L-1Na2S2O3标准液滴定剩余的碘单质,已知反应如下:2S2O2-3+I2===S4O2-6+2I-。(4)Na2S2O3标准液应装在________(填“酸式”“碱式”)滴定管中;上述操作中,合并洗涤液和滤液的目的是____________________________________________________________________________________。(5)滴定实验重复四次得到数据如下:实验①②③④消耗的标准液的体积/mL18.3720.0519.9520.00①若实验开始时,向D装置中加入10.00g土壤样品和10.16gI2(已知I2过量),则样品土壤中水的含量为________%(计算结果保留小数点后一位)。②若Na2S2O3标准液已部分氧化变质,则水含量测定结果将________(填“偏高”“偏低”或“不变”)。[解析](2)装置A是制备二氧化硫气体,装置B中的碱石灰可以吸收尾气,并防止外界水蒸气加入装置,应该在整套装置的最后,D装置应该为二氧化硫与样品反应的装置,进入该装置的二氧化硫需要用浓硫酸(E)干燥,C装置为安全瓶,因此装置的顺序为ACEDB,接口顺序为d→e→i→h→g→f→b→(c);根据图示,M为长颈漏斗,在实验过程中,可以起到平衡内外气压,防止压强过大的作用。(4)Na2S2O3水解显碱性,标准液应装在碱式滴定管中。(5)①实验开始时,向D装置中加入10.00g土壤样品和10.16gI2(已知I2过量),n(I2)=10.16g254g·mol-1=0.04mol,向反应后的D装置加入蒸馏水,过滤,充分洗涤,并合并洗涤液和滤液,将其配成250.00mL溶液,取25.00mL用0.20mol·L-1Na2S2O3标准液滴定剩余碘单质,根据实验数据可知,实验①的误差较大,删除该数值,②③④实验消耗Na2S2O3溶液的平均值=20.05+19.95+20.003mL=20.00mL,根据2S2O2-3+I2===S4O2-6+2I-,消耗碘单质物质的量=n(Na2S2O3)×12×250mL25mL=12×0.0200L×0.20mol·L-1×10=0.02mol,剩余I2物质的量=0.04mol-0.02mol=0.02mol,即与二氧化硫反应的碘单质物质的量=0.04mol-0.02mol=0.02mol,消耗水为0.04mol,土壤样品中水的含量=0.04mol×18g·mol-110.00g×100%=7.2%;②若Na2S2O3标准液已部分氧化变质,滴定过程中消耗的硫代硫酸钠溶液体积增大,测定剩余碘单质物质的量增大,则与二氧化硫反应的碘单质减少,反应的水的物质的量减小,计算得到水的含量偏低。[答案](1)SO2+I2+2H2O===H2SO4+2HI(2)d→e→i→h→g→f→b→(c)长颈漏斗平衡内外气压,防止压强过大(3)打开弹簧夹,通入氮气将装置中的SO2全部赶入B装置中吸收(4)碱式使所剩余的碘单质均进入滤液,测量结果更准确(5)①7.2②偏低3.(2019·菏泽一模)氮化铬(CrN)是一种良好的耐磨材料,实验室可用无水氯化铬(CrCl3)与氨气在高温下反应制备,反应原理为CrCl3+NH3=====高温CrN+3HCl。回答下列问题:(1)制备无水氯化铬。氯化铬有很强的吸水性,通常以氯化铬晶体(CrCl3·6H2O)的形式存在。直接加热脱水往往得到Cr2O3,有关反应的化学方程式为________________________。以氯化铬晶体制备无水氯化铬的方法是___________________________________________________________________________________________________________。(2)制备氮化铬。某实验小组设计制备氮化铬的装置如下图所示(夹持与加热装置省略):①装置A中发生反应的化学方程式为_________________________________________________________________________________。②实验开始时,要先打开装置A中活塞,后加热装置C,目的是___________________________________________________________________________________________________________。③装置B中盛放的试剂是________,装置D的作用是_______________________________________________________________________。④有同学认为该装置有一个缺陷,该缺陷是_____________________________________________________________________________。(3)氮化铬的纯度测定。制得的CrN中含有Cr2N杂质,取样品14.38g在空气中充分加热,得固体残渣(Cr2O3)的质量为16.72g,则样品中CrN与Cr2N的物质的量之比为________。(4)工业上也可用Cr2O3与NH3在高温下反应制备CrN。相关反应的化学方程式为______________________________________________________,提出一条能降低粗产品中氧含量的措施:________________________________________________________________________________。[解析](1)氯化铬晶体(CrCl3·6H2O)加热后会发生水解,直接加热脱水得到Cr2O3,反应的化学方程式为2CrCl3·6H2O=====△Cr2O3+9H2O+6HCl↑;若以氯化铬晶体制备无水氯化铬,则要抑制其水解,要在HCl的气氛中加热。(2)由制取氮化钙反应可知,装置中不能有空气,否则会影响实验,所以实验开始时,要先打开装置A中活塞,后加热装置C,目的是用生成的氨气排除装置内的空气;③制备时装置中不能有水,所以装置B中盛放的试剂是碱石灰,用来干燥氨气;装置D则是为了防止空气中的水分进入装置C。(3)设样品中CrN与Cr2N的物质的量分别为x、y,则由题给条件有:①66g·mol-1×x+118g·mol-1×y=14.38g,②x+2y=16.72g152g·mol-1×2;联立①②方程,解得x=0.2mol,y=0.01mol,则样品中CrN与Cr2N的物质的量之比为0.2mol∶0.01mol=20∶1。(4)根据题给信息中的反应CrCl3+NH3=====高温CrN+3HCl,类比此反应,若用Cr2O3与NH3在高温下反应制备CrN则生成氮化铬和水,化学方程式为Cr2O3+2NH3=====高温2CrN+3H2O;若要降低粗产品中氧含量则要Cr2O3尽可能发生反应转化为氮化铬,可以采取增大NH3的流量(浓度)的方法。[答案](1)2CrCl3·6H2O=====△Cr2O3+9H2O+6HCl↑在HCl的气氛中加热(2)①CaO+NH3·H2O===Ca(OH)2+NH3↑②用生成的氨气排除装置内的空气③碱石灰防止空气中的水分进入装置C④没有尾气处理装置(3)20∶1(4)Cr2O3+2NH3=====高温2CrN+3H2O增大NH3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