天津专用2020高考化学二轮复习专题能力训练12综合实验探究含解析

天津专用2020高考化学二轮复习专题能力训练12综合实验探究含解析

专题能力训练十二　综合实验探究 非选择题(共4小题,共100分)‎ ‎1.(2019河南高三模拟)(25分)摩尔盐的成分为 ‎(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O(M=392 g·mol-1),常作氧化还原滴定剂。学校购买了一批摩尔盐样品(假设杂质不参与反应),某学习小组拟设计实验方案测定其纯度:‎ 方案1:沉淀法。甲同学准确称量一定质量样品溶于适量的蒸馏水,滴加适量BaCl2溶液至SO‎4‎‎2-‎完全沉淀,经过滤、洗涤、干燥,称得BaSO4的质量。‎ ‎(1)检验SO‎4‎‎2-‎是否完全沉淀的操作是  　 。 ‎ 方案2:滴定法。乙同学准确称取m g摩尔盐样品溶于蒸馏水配制成250 mL溶液,量取25.00 mL所配制溶液放入锥形瓶中,滴加适量的稀硫酸,用c mol·L-1 KMnO4溶液滴定至终点,消耗KMnO4溶液的体积为V mL。‎ ‎(2)用KMnO4溶液滴定时应选用　　　　(填“酸式”或“碱式”)滴定管,写出滴定反应的离子方程式:　 　 。 ‎ ‎(3)该样品的纯度为　　　　　　。 ‎ ‎(4)若用待测液润洗锥形瓶,测得结果　　　　(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。 ‎ 方案3:量气法。丙同学准确称量4.0 g样品按下图所示装置进行实验。‎ ‎(5)①橡胶管L的作用是 　 。 ‎ ‎②B中液体可以是　　　　(填字母)。 ‎ a.饱和食盐水　　　　　　b.四氯化碳 c.煤油 d.饱和氯化铵溶液 ‎③当A中样品完全反应后,待装置冷却至室温,测得NH3的体积为448 mL(已折合成标准状况)。根据上述数据计算,该产品的纯度为　　　　　　。 ‎ 答案:(1)静置后,在上层清液中继续滴加氯化钡溶液,若无沉淀产生,证明SO‎4‎‎2-‎已经完全沉淀;反之,则未完全沉淀 ‎(2)酸式　MnO‎4‎‎-‎+5Fe2++8H+Mn2++5Fe3++4H2O ‎(3)‎1960cVm%‎ ‎(4)偏高 ‎(5)①平衡压强,使分液漏斗中溶液顺利滴下,同时减小滴入液体排出气体体积对实验结果的影响　②bc　③98%‎ 解析:(1)检验SO‎4‎‎2-‎是否完全沉淀的操作:静置后,在上层清液中继续滴加氯化钡溶液,若无沉淀产生,证明SO‎4‎‎2-‎已经完全沉淀;反之,则未完全沉淀。‎ ‎(2)高锰酸钾为强氧化性物质,不能使用碱式滴定管盛装,否则会腐蚀橡胶管,应使用酸式滴定管盛装,滴定时发生反应的离子方程式为MnO‎4‎‎-‎+5Fe2++8H+Mn2++5Fe3++4H2O。‎ - 6 -‎ ‎(3)25.00mL溶液消耗的KMnO4为cV‎1000‎mol,依据方程式可知Fe2+为cV‎200‎mol,原250mL溶液中含有Fe2+为cV‎20‎mol,即摩尔盐的物质的量也为cV‎20‎mol,其质量为‎392cV‎20‎g,纯度为‎392cV‎20‎g÷mg×100%=‎1960cVm%。‎ ‎(4)若用待测液润洗锥形瓶,消耗标准液的体积会变大。‎ ‎(5)①橡胶管L可以平衡压强,使分液漏斗中溶液顺利滴下,同时也可以减少因滴入液体排出气体体积对实验结果的影响。‎ ‎②该实验中滴入烧碱溶液产生的气体为氨气,故所选用液体不能与氨气反应,也不能溶解氨气。‎ ‎③标准状况下NH3的体积为448mL,物质的量为0.02mol,依据原子守恒可知摩尔盐为0.01mol,其质量为3.92g,纯度为3.92g÷4.0g×100%=98%。‎ ‎2.(25分)某研究学习小组要制备一种在水中溶解度很小的黄色化合物[Fex(C2O4)y·zH2O],并用滴定法测定其组成。已知H2C2O4在温度高于90 ℃时易发生分解。实验操作如下:‎ 步骤一:将图甲分液漏斗中的草酸溶液滴入锥形瓶内,可生成黄色沉淀;‎ 步骤二:称取黄色产物0.841 g放入锥形瓶中,加入足量的硫酸并水浴加热至70~85 ℃。待固体全部溶解后,用胶头滴管吸出一滴溶液点在点滴板上,用铁氰化钾溶液检验,无蓝色沉淀产生;‎ 步骤三:用0.080 mol·L-1 KMnO4标准液滴定步骤二所得的溶液;‎ 步骤四:向步骤三滴定后的溶液中加入足量Zn粉和硫酸,几分钟后用胶头滴管吸出一滴点在点滴板上,用KSCN溶液检验,若不显红色,过滤除去Zn粉,并用稀硫酸洗涤Zn粉,将洗涤液与滤液合并,用0.080 0 mol·L-1 KMnO4标准液滴定,用去高锰酸钾标准液10.00 mL。‎ ‎(1)步骤一中将沉淀从反应混合物中分离出来的操作名称是　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(2)步骤二中水浴加热并控制温度70~85 ℃的理由是　　　　　　　　　　　　　　　　,加铁氰化钾溶液无蓝色沉淀产生,此操作的目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(3)步骤三盛装KMnO4标准液的滴定管在滴定前后的液面如图乙所示,则消耗KMnO4标准液的体积为　　　　　　　　　　,该滴定管为　　　　　　　　(填“酸式”或“碱式”)滴定管。 ‎ ‎(4)步骤四中滴定时发生反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　。若不合并洗涤液,则消耗KMnO4标准液的体积将　　　　　　　　(填“增大”“减小”或“不变”)。由以上数据计算黄色化合物的化学式为　　　　　　　　　　。 ‎ 答案:(1)过滤 ‎(2)加快固体溶解,同时防止草酸分解　用铁氰化钾溶液检验Fe2+的存在,防止Fe2+干扰草酸的测定 ‎(3)25.00 mL　酸式 ‎(4)MnO‎4‎‎-‎+5Fe2++8H+Mn2++5Fe3++4H2O　减小　Fe4(C2O4)5·10H2O 解析:(1)分离固体和液体的操作是过滤。‎ ‎(2)由于H2C2O4在温度高于90℃时易发生分解,所以需要水浴加热并控制温度至70~85℃,同时可加快固体溶解。用铁氰化钾溶液检验Fe2+的存在,以防止Fe2+干扰草酸的测定。‎ ‎(3)由图乙可知,消耗高锰酸钾溶液的体积为25.80mL-0.80mL=25.00mL;滴定液是高锰酸钾标准溶液,该溶液具有强氧化性,只能选用酸式滴定管。‎ - 6 -‎ ‎(4)步骤四是用高锰酸钾溶液滴定Fe2+,滴定时反应的离子方程式为MnO‎4‎‎-‎+5Fe2++8H+Mn2++5Fe3++4H2O;洗涤液中残留少许Fe2+,若不合并洗涤液,则消耗KMnO4标准液的体积将减少;根据离子方程式MnO‎4‎‎-‎+5Fe2++8H+Mn2++5Fe3++4H2O,可知关系式MnO‎4‎‎-‎~5Fe2+,其中n(MnO‎4‎‎-‎)=0.0800mol·L-1×0.01L=0.0008mol,即n(Fe2+)=0.0008mol×5=0.0040mol,则样品中n(Fe)=0.0040mol。步骤三中,根据方程式:2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO42MnSO4+K2SO4+10CO2↑+8H2O可得到转化关系:2KMnO4~5H2C2O4,即n(H2C2O4)=‎5‎‎2‎n(KMnO4)=0.0800mol·L-1×0.025L×‎5‎‎2‎=0.005mol,则样品中含草酸根离子的物质的量为0.005mol。根据质量守恒定律可知,0.841g样品中结晶水的物质的量为‎0.841g-0.0040mol×56g·mol‎-1‎-0.005mol×88g·mol‎-1‎‎18g·mol‎-1‎=0.01mol,则n(Fe)∶n(C2O‎4‎‎2-‎)∶n(H2O)=4∶5∶10,故黄色物质的化学式为Fe4(C2O4)5·10H2O。‎ ‎3.(2019河北唐山一中高三冲刺卷)(25分)三硫代碳酸钠(Na2CS3)常用作杀菌剂、沉淀剂。某小组设计实验探究三硫代碳酸钠的性质并测定其溶液的浓度。‎ 实验1:探究Na2CS3的性质。‎ 步骤 操作及现象 ‎①‎ 取少量Na2CS3固体溶于蒸馏水配制成溶液并分成两等份 ‎②‎ 向其中一份溶液中滴加几滴酚酞溶液,溶液变红色 ‎③‎ 向另一份溶液中滴加酸性KMnO4溶液,紫色褪去 ‎(1)H2CS3是　　　　(填“强”或“弱”)酸。 ‎ ‎(2)已知步骤③的氧化产物是SO‎4‎‎2-‎,写出该反应的离子方程式:　 。 ‎ ‎(3)某同学取步骤③所得溶液放入试管中,滴加足量盐酸、BaCl2溶液产生白色沉淀,他认为通过测定产生的白色沉淀的质量即可求出实验所用Na2CS3的量,你是否同意他的观点并说明理由: 　 。 ‎ 实验2:测定Na2CS3溶液的浓度。‎ 按如图所示连接好装置,取50 mL Na2CS3溶液置于A中,打开仪器d的活塞,滴入足量2.0 mol·L-1稀硫酸,关闭活塞。‎ 已知:Na2CS3+H2SO4Na2SO4+CS2+H2S↑;CS2和H2S均有毒;CS2不溶于水,沸点为46 ℃,与CO2某些性质相似,与NaOH反应生成Na2COS2和H2O。‎ ‎(4)盛放Na2CS3溶液的仪器名称是　　　　　　,B中发生反应的离子方程式是　　　　　　　　　。‎ ‎(5)反应结束后打开活塞K,再缓慢通入热N2一段时间,其目的是　　　　　　　　　　　　　　　。‎ ‎(6)为了计算Na2CS3溶液的浓度,对B中混合物进行过滤、洗涤、干燥、称重,得19.2 g固体,则A中Na2CS3的物质的量浓度为　　　　　　。 ‎ - 6 -‎ ‎(7)分析上述实验方案,还可以通过测定C中溶液质量的增加值来计算Na2CS3溶液的浓度,若反应结束后将通热N2改为通热空气,计算值　　　　(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。 ‎ 答案:(1)弱 ‎(2)5CS‎3‎‎2-‎+24MnO‎4‎‎-‎+52H+5CO2↑+15SO‎4‎‎2-‎+24Mn2++26H2O ‎(3)不同意,因为KMnO4溶液用硫酸酸化,含有SO‎4‎‎2-‎,会引起实验误差 ‎(4)三颈烧瓶　Cu2++H2SCuS↓+2H+‎ ‎(5)将装置中残留的H2S、CS2全部排入后续装置中,使其被完全吸收 ‎(6)4.0 mol·L-1‎ ‎(7)偏高 解析:(1)根据实验中信息:向其中一份溶液中滴加几滴酚酞溶液,溶液变红色,说明Na2CS3为强碱弱酸盐,水解使溶液呈碱性,故H2CS3是弱酸。‎ ‎(2)已知步骤③向Na2CS3溶液中滴加酸性KMnO4溶液,紫色褪去,氧化产物是SO‎4‎‎2-‎,还原产物为Mn2+,同时应产生二氧化碳气体,根据氧化还原反应原理进行配平得该反应的离子方程式为5CS‎3‎‎2-‎+24MnO‎4‎‎-‎+52H+5CO2↑+15SO‎4‎‎2-‎+24Mn2++26H2O。‎ ‎(3)某同学取步骤③所得溶液加入试管中,滴加足量盐酸、BaCl2溶液产生白色沉淀,但因为KMnO4溶液用硫酸酸化,含有SO‎4‎‎2-‎,会引起实验误差,故根据白色沉淀的质量不能求出实验所用Na2CS3的量。‎ ‎(4)根据仪器的结构可知,盛放无水CaCl2的仪器的名称是干燥管,A中发生反应Na2CS3+H2SO4Na2SO4+CS2+H2S↑,气体进入B中,H2S与硫酸铜反应生成硫化铜沉淀和硫酸,故B中发生反应的离子方程式是Cu2++H2SCuS↓+2H+。‎ ‎(5)反应结束后打开活塞K,再缓慢通入热N2一段时间,将装置中残留的H2S、CS2全部排入后续装置中,使其被完全吸收。‎ ‎(6)为了计算Na2CS3溶液的浓度,对B中混合物进行过滤、洗涤、干燥、称重,得19.2g固体,n(H2S)=n(CuS)=‎19.2g‎96g·mol‎-1‎=0.2mol,根据反应Na2CS3+H2SO4Na2SO4+CS2+H2S↑,可知n(Na2CS3)=n(H2S)=0.2mol,则A中Na2CS3的物质的量浓度为‎0.2mol‎0.05L=4.0mol·L-1。‎ ‎(7)分析上述实验方案,还可以通过测定C中溶液质量的增加值来计算Na2CS3溶液的浓度,若反应结束后将通热N2改为通热空气,空气中含有的CO2能被氢氧化钠溶液吸收,导致C中的质量偏大,从而使求得的Na2CS3的物质的量偏大,因此通过测定C中溶液质量的增加值来计算Na2CS3溶液的浓度时,计算值偏高。‎ ‎4.(2019山东潍坊高三一模)(25分)FeCl2是一种常用的还原剂、媒染剂。某化学小组同学在实验室里用如下两种方法来制备无水FeCl2。有关物质的性质如下:‎ 物质 C6H5Cl(氯苯)‎ C6H4Cl2(二氯苯)‎ FeCl3‎ FeCl2‎ 溶解性 不溶于水,易溶于苯、乙醇 不溶于C6H5Cl、C6H4Cl2、苯,易溶于乙醇,易吸水 熔点/℃‎ ‎-45‎ ‎53‎ 易升华 沸点/℃‎ ‎132‎ ‎173‎ ‎—‎ ‎—‎ - 6 -‎ 请回答下列问题:‎ ‎(1)利用反应2FeCl3+C6H5Cl2FeCl2+C6H4Cl2+HCl制取无水FeCl2并测定FeCl3的转化率。按上图装置,在三颈烧瓶中放入32.5 g无水氯化铁和过量的氯苯。打开K1、K2,关闭K3,通一段时间H2后关闭K2,控制三颈烧瓶内反应温度在128~139 ℃,反应一段时间。反应完成后打开K2再通氢气一段时间。‎ ‎①仪器a的名称是　　　　　　,装置B中盛装的试剂是　　　　　　。 ‎ ‎②反应后再通入H2的目的是 　 。 ‎ ‎③冷却实验装置,将三颈烧瓶内物质倒出,经过滤、用苯洗涤、干燥后,得到粗产品,回收滤液中C6H5Cl的操作方法是　。 ‎ ‎④反应后将锥形瓶中溶液配成250 mL溶液,取25.00 mL所配溶液,用0.4 mol·L-1 NaOH溶液滴定,消耗NaOH溶液23.60 mL,则氯化铁的转化率为　　　　。 ‎ ‎(2)打开K1、K3,关闭K2,通氢气与氯化铁反应制取无水FeCl2。‎ ‎①写出反应的化学方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎②实验制得FeCl2后并防止氧化的操作是　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎③请指出该制备方法的缺点:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ 答案:(1)①球形冷凝管　无水CaCl2(或硅胶、P2O5)　②将反应器中的HCl气体全部排入锥形瓶内,使其被充分吸收　③蒸馏滤液,并收集132 ℃的馏分　④94.4%‎ ‎(2)①H2+2FeCl32FeCl2+2HCl　②先熄灭酒精灯,再继续通入氢气一段时间　③氯化铁易升华,转化率低;导管易堵塞 解析:(1)①仪器a的名称为球形冷凝管,装置B的作用是防止外界水蒸气进入三颈烧瓶中影响实验,其中的干燥剂不能吸收HCl,因为最后的尾气处理中用水吸收氯化氢,得到副产品盐酸,通过用NaOH溶液滴定盐酸来测定FeCl3的转化率,故盛放的试剂可以是无水CaCl2,或其他不与HCl反应的试剂,如P2O5或硅胶等。‎ ‎②反应后再通入H2,可将反应器中的HCl气体全部吹入装置C,使其被充分吸收,操作更规范,同时使后续测量氯化铁转化率更精准。‎ ‎③由题中表格所给数据可知,C6H5Cl的沸点为132℃,C6H4Cl2的沸点为173℃,利用沸点不同回收滤液中C6H5Cl可采用蒸馏法,即蒸馏滤液,收集132℃的馏分。‎ ‎④NaOH与HCl按物质的量之比为1∶1完全反应,则NaOH溶液滴定的盐酸中HCl的物质的量=0.4mol·L-1×23.60×10-3L=9.44×10-3mol,则锥形瓶内盐酸中HCl的物质的量=‎250mL‎25.00mL×9.44×10-3mol=9.44×10-2mol,再根据已知关系式2FeCl3~HCl可知,消耗的FeCl3的物质的量=2×9.44×10-2mol=0.1888mol,故FeCl3的转化率=反应的氯化铁的质量产品的总质量×100%=‎0.1888mol×162.5g·mol‎-1‎‎32.5g×100%=94.4%。‎ - 6 -‎ ‎(2)①氢气与氯化铁反应时,氢气作为还原剂,将氯化铁还原为氯化亚铁,其反应的化学方程式可表示为H2+2FeCl32FeCl2+2HCl。‎ ‎②实验通过氢气与FeCl3反应制得FeCl2后,为防止FeCl2被氧化,先熄灭酒精灯,再继续通入氢气一段时间,以排尽装置中的空气。‎ ‎③根据表中数据可知,因氯化亚铁易升华,则用加热的方法制备氯化亚铁,会导致转化率降低,且导管易堵塞。‎ - 6 -‎