2021届高考化学一轮复习性质探究与定量测定实验作业

2021届高考化学一轮复习性质探究与定量测定实验作业

跟踪检测（三十五） 性质探究与定量测定实验 ‎1．已知某气态化石燃料X中只含有碳、氢两种元素，为探究该气体中碳和氢两种元素的质量比，某同学设计了燃烧法测量的实验方案，通过测量装置C和D的增重即可求得碳和氢两种元素的质量比。实验装置如图所示(已知CuO可以作为碳氢化合物燃烧的催化剂)：‎ ‎(1)若A装置中所盛放的药品是浓NaOH溶液，装置A的作用有①___________________；②________________________________________________________________________。‎ ‎(2)C装置中所盛放的药品是无水CaCl2或P2O5，作用是__________________________。‎ ‎(3)D装置中所盛放的药品是浓NaOH溶液，作用是_____________________________。‎ ‎(4)E装置中所盛放的药品是__________________，作用是________________________。‎ ‎(5)上述装置中有一处错误，请按要求填写表格(不考虑酒精灯和加热方法可能存在的错误；若增加仪器和药品，请指明仪器、药品名称和位置)：‎ 错误原因 改正方法 ‎(6)若实验装置经过改正后，得到的实验数据如表：‎ 质量 实验前 实验后 药品＋U形管的质量/g ‎101.1‎ ‎102.9‎ 药品＋广口瓶D的质量/g ‎312.0‎ ‎314.2‎ 则该气体中碳和氢两种元素的质量比为________。‎ 解析：(1)由于空气中含有CO2，会干扰燃烧产物CO2的吸收，所以必须利用NaOH除去空气中的CO2。其次还可以利用A中气泡的产生的快慢来调节通入速率，以保证O2过量。(2)根据燃烧产物水和CO2可知，首先应该先吸收水，然后再吸收CO2。故C用来吸收水蒸气。(3)D用来吸收燃烧生成的CO2。(4)由于空气中也含有水蒸气和CO2，所以E装置是吸收空气中的水和CO2的，因此试剂是碱石灰或固体NaOH。(5)由于从A中出来的气体中一定含有水蒸气，会对后续的实验产生影响，所以需要在A和B之间加一个盛浓硫酸的洗气瓶或盛无水CaCl2(或P2O5、碱石灰、固体NaOH等)的干燥管。(6)药品＋U形管的质量增加1.8 g为生成水的质量，药品＋广口瓶D质量增加2.2 g为燃烧生成CO2气体的质量，物质的量分别是0.1 mol水和0.05 mol CO2，其中碳和氢元素的质量之比＝(0.05×12)∶(0.1×2×1)＝3∶1。‎ 答案：(1)①除去空气中的CO2气体　②调节X和空气的通入速率，保证O2过量　‎ ‎(2)吸收混合气体中的水蒸气 ‎(3)吸收燃烧生成的CO2气体 ‎(4)碱石灰或固体NaOH　防止空气中的CO2和水蒸气进入装置D，对结果产生影响 ‎(5)加热前没有除去对本实验有影响的水蒸气　在A、B之间加一个盛浓硫酸的洗气瓶或盛无水CaCl2(或P2O5、碱石灰、固体NaOH等)的干燥管　(6)3∶1‎ ‎2．某化学学习小组采用如图所示装置，对浓硝酸与木炭的反应进行探究(已知：4HNO34NO2↑＋O2↑＋2H2O)。‎ 请回答下列问题：‎ ‎(1)‎ 检查装置气密性后，将燃烧匙中的木炭在酒精灯上加热至红热状态，伸入三颈烧瓶中，并塞紧瓶塞，滴加浓硝酸，可观察到三颈烧瓶中气体的颜色为________，产生该气体的化学方程式是_____________________________________________________________________。‎ ‎(2)装置C中盛有足量Ba(OH)2溶液，炽热的木炭与浓硝酸反应后可观察到C中出现白色沉淀，该白色沉淀为________(填化学式)。‎ ‎(3)装置B的作用是____________________。‎ ‎(4)装置D中收集到了无色气体，部分同学认为是NO，还有部分同学认为是O2。下列对该气体的检验方法不合适的是________。‎ A．向装置D中通入O2，观察集气瓶内气体的颜色变化 B．将湿润的蓝色石蕊试纸伸入集气瓶内，观察蓝色石蕊试纸是否变红 C．将带火星的木条伸入集气瓶中，观察木条是否复燃 解析：(1)碳与浓硝酸在加热的条件下反应生成CO2和红棕色的NO2，所以可观察到三颈烧瓶中气体的颜色为红棕色，反应方程式为C＋4HNO3(浓)CO2↑＋4NO2↑＋2H2O。(2)装置C中盛有足量Ba(OH)2溶液，CO2通入其中，产生白色BaCO3沉淀。(3)根据装置图可以知道，装置B的作用为安全瓶，防倒吸。(4)A项，NO和足量的O2反应生成红棕色的NO2，正确；B项，NO和O2均不具有酸性，不能用湿润的蓝色石蕊试纸进行检验，错误；C项，O2能使带火星的木条复燃，而NO不能，正确。‎ 答案：(1)红棕色　C＋4HNO3(浓)4NO2↑＋CO2↑＋2H2O　(2)BaCO3　(3)安全瓶，防倒吸 (4)B ‎3．(2019·潍坊质检)某种含有少量FeCl2杂质的FeCl3样品，现要测定其中铁元素的含量。实验采用以下步骤进行：‎ ‎①准确称量m g样品(2～3 g)；‎ ‎②向样品中加入10 mL 5 mol·L－1的盐酸，再加入蒸馏水，配制成250 mL溶液；‎ ‎③量取25 mL操作②中配得的溶液，加入3 mL溴水，加热使之完全反应；‎ ‎④趁热迅速加入浓度为10%的氨水至过量，充分搅拌，使之完全沉淀；‎ ‎⑤过滤，将沉淀洗涤、灼烧、冷却称量，反复操作至恒重。请根据上面的叙述回答：‎ ‎(1)若称量前，托盘天平的指针偏向标尺左方；称量读数时，指针刚好在标尺的中间，则所得样品的质量________。‎ A．比m g多　　B．比m g少　　C．恰好为m g ‎(2)溶解样品时要加入盐酸，原因是____________________________________________。‎ ‎(3)配制250 mL溶液时，除需250 mL的容量瓶、烧杯外，还需用到的玻璃仪器是________________。‎ ‎(4)加入溴水时发生反应的离子方程式是_______________________________________。‎ ‎(5)若坩埚质量为W1 g，坩埚与灼烧后固体的总质量是W2 g，则样品中铁元素的质量分数是________________________________________________________________________。‎ ‎(6)若在配制250 mL溶液时，所用的容量瓶没有洗干净。当含有下列物质时，最终会使铁元素的测定含量(填“偏高”“偏低”或“不变”)。‎ ‎①NaCl________；②Fe2(SO4)3________。‎ 解析：(1)称量前，天平指针偏左，说明左盘质量大于右盘质量，称量读数时，指针刚好在标尺的中间，则所得样品的质量偏小。(2)Fe2＋、Fe3＋能发生水解，加入盐酸，可抑制Fe2＋、Fe3＋的水解。(3)配制过程中需要的仪器为托盘天平、药匙、烧杯、玻璃棒、250 mL容量瓶、胶头滴管，即还需用到的玻璃仪器是玻璃棒、胶头滴管。(4)单质溴具有氧化性，能氧化Fe2＋生成Fe3＋，方程式为2Fe2＋＋Br2===2Fe3＋＋2Br－。(5)若坩埚质量是W1 g，坩埚与最终灼烧后的固体总质量是W2 g，则生成的氧化铁质量为(W2－W1)g,25 mL溶液中铁元素的质量为g,250 mL中含有铁元素质量为g，所以铁元素质量分数为×100%＝%。(6)①当含有NaCl时，沉淀质量不变化，所以不影响结果；②当含有Fe2(SO4)3时，沉淀质量变大，所以铁元素的测定含量偏高。‎ 答案：(1)B　(2)抑制Fe2＋、Fe3＋的水解 ‎(3)玻璃棒、胶头滴管 ‎(4)2Fe2＋＋Br2===2Fe3＋＋2Br－　(5)%‎ ‎(6)①不变　②偏高 ‎4．(2019·周口联考)葡萄酒中抗氧化剂的残留量是以游离SO2的含量计算，我国国家标准(CB2760－2014)规定葡萄酒中SO2的残留量≤0.25 g·L－1。某兴趣小组设计实验方案对葡萄酒中SO2进行测定。‎ Ⅰ.定性实验方案如下：‎ ‎(1)利用SO2的漂白性检测干白葡萄酒(液体为无色)中的SO2或H2SO3。设计如下实验：‎ 实验结论：干白葡萄酒不能使品红溶液褪色，原因是_______________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ Ⅱ.定量实验方案如下(部分装置和操作略)：‎ ‎(2)A中加入100.0 mL葡萄酒和适量盐酸，加热使SO2全部逸出并与B中H2O2完全反应，其化学方程式为______________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(3)除去B中过量的H2O2，然后再用NaOH标准溶液进行滴定，除去H2O2的方法是________________________________________________________________________。‎ ‎(4)步骤X滴定至终点时，消耗NaOH溶液30.00 mL，该葡萄酒中SO2的含量为________g·L－1。该测定结果比实际值偏高，分析原因________________________。‎ 解析：(1)干白葡萄酒不能使品红溶液褪色的可能原因是干白葡萄酒中SO2或亚硫酸含量太少。(2)SO2与双氧水发生氧化还原反应生成硫酸，反应的方程式为SO2＋H2O2===H2SO4。(3)双氧水在二氧化锰作催化剂的条件下发生分解反应生成水和氧气，所以除去H2O2的方法是加入二氧化锰并振荡。(4)根据2NaOH～H2SO4～SO2可知SO2的质量为×(0.040 0 mol·L－1×0.030 L)×64 g·mol－1＝0.038 4 g，该葡萄酒中的SO2含量为＝0.384 g·L－1；由于盐酸易挥发，有部分氯化氯会挥发到B装置中，所以会使氢氧化钠的用量偏多，导致测定结果比实际值偏高。‎ 答案：(1)干白葡萄酒中二氧化硫或亚硫酸含量太少 ‎(2)SO2＋H2O2===H2SO4‎ ‎(3)加入二氧化锰并振荡(答案合理即可)‎ ‎(4)0.384　盐酸挥发造成的干扰 ‎5．(2019·漳州模拟)过氧化钙是一种温和的氧化剂，常温下为白色的固体，无臭无味，能潮解，难溶于水，可与水缓慢反应；不溶于醇类、乙醚等，易与酸反应，常用作杀菌剂、防腐剂等。某实验小组拟选用如图装置(部分固定装置略)制备过氧化钙。‎ ‎(1)请选择必要的装置，按气流方向连接顺序为________(填仪器接口的字母标号，装置可重复使用)。‎ ‎(2)根据完整的实验装置进行实验，实验步骤如下：①检验装置的气密性后，装入药品；②打开分液漏斗活塞通入一段时间气体，加热药品；③反应结束后，____________________________________(填操作)；④拆除装置，取出产物。‎ ‎(3)一小组同学利用CaCl2在碱性条件下与H2O2反应制得。制备CaO2的实验方案和装置示意图如图：‎ ‎①三颈烧瓶中发生的主要反应的化学方程式为__________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎②支管B的作用是___________________________________________________________。‎ ‎③步骤③中洗涤CaO2·8H2O的液体X的最佳选择是________(填标号)。‎ A．无水乙醇　　　　　　　 B．浓盐酸 C．水 D．CaCl2溶液 ‎④该反应常用冰水浴控制温度在0 ℃左右，其可能的原因分析：该反应是放热反应，温度低有利于提高CaO2·8H2O产率；_________________________________________________。‎ ‎(4)测定产品中CaO2含量的实验步骤如下：‎ 步骤一：准确称取a g产品于有塞锥形瓶中，加入适量蒸馏水和过量的b g KI晶体，再滴入少量2 mol·L－1的硫酸，充分反应。‎ 步骤二：向上述锥形瓶中加入几滴________(作指示剂)。‎ 步骤三：逐滴加入浓度为c mol·L－1的Na2S2O3溶液至反应完全，滴定至终点，记录数据，再重复上述操作2次，得出三次平均消耗Na2S2O3溶液的体积为V mL。CaO2的质量分数为________(用字母表示)。(已知：I2＋2S2O===2I－＋S4O)‎ 解析：(1)制备过氧化钙时，用双氧水制备氧气，钙属于极活泼的金属，极易与水反应生成氢氧化钙和氢气，而制备的氧气中会混有水蒸气，所以在与钙化合之前需要干燥，选用的试剂是浓硫酸；同时为防止空气中水蒸气进入，最后还需要连接盛浓硫酸的洗气瓶。(2)实验结束时为防止空气进入装置，还要继续通氧气直到装置冷却，所以实验结束时的操作为熄灭酒精灯，待反应管冷却至室温，停止通入氧气，并关闭分液漏斗的活塞。(3)①三颈烧瓶中氯化钙与双氧水发生反应，主要反应的化学方程式为CaCl2＋H2O2＋2NH3·H2O＋6H2O===CaO2·8H2O↓＋2NH4Cl。②支管B的作用是平衡气压，便于恒压滴液漏斗中的液体能够顺利滴下。③过氧化钙(CaO2)难溶于水，可与水缓慢反应；不溶于醇类、乙醚等，步骤③中洗涤CaO2·8H2O的液体X的最佳选择是无水乙醇。④该反应常用冰水浴控制温度在0 ℃左右，其可能的原因分析：该反应是放热反应，温度低有利于提高CaO2·8H2O 产率；温度低可减少过氧化氢的分解，提高过氧化氢的利用率。(4)过氧化钙氧化碘化钾生成碘单质，碘遇淀粉变蓝，故指示剂选淀粉溶液；根据电子转移守恒关系可知：‎ CaO2～I2～2S2O ‎72 g 2 mol aw g c×V×10－3mol 因此w＝×100%＝%。‎ 答案：(1)dfebcf(或dfecbf)　(2)熄灭酒精灯，待反应管冷却至室温，停止通入氧气，并关闭分液漏斗的活塞 ‎(3)①CaCl2＋H2O2＋2NH3·H2O＋6H2O===CaO2·8H2O↓＋2NH4Cl　②平衡气压，便于恒压滴液漏斗中的液体能够顺利滴下　③A　④温度低可减少过氧化氢的分解，提高过氧化氢的利用率　(4)淀粉溶液　%‎ ‎6．(2019·聊城模拟)中国中医科学院青蒿素专家屠呦呦研究员获得2016年度国家科学技术奖最高奖。青蒿素为烃的含氧衍生物，无色针状晶体，在甲醇、乙醇、乙醚、石油醚中可溶解，在水中几乎不溶，熔点为156～157 ℃，热稳定性差，青蒿素是高效的抗疟药。某学习小组模拟从青蒿中提取青蒿素，并设计实验测定青蒿素的分子结构。‎ ‎(1)青蒿素的提取 从青蒿中提取青蒿素的方法主要有乙醚浸取法和汽油浸取法。乙醚浸取法的主要工艺：‎ 已知：乙醚沸点为35 ℃。‎ ‎①操作Ⅰ的名称为________。‎ ‎②操作Ⅲ的主要过程可能是________。‎ A．加水溶解，蒸发浓缩、冷却结晶 B．加95%的乙醇，浓缩、结晶、过滤 C．加入乙醚进行萃取分液 ‎(2)青蒿素分子式的测定 可用燃烧法测定青蒿素的实验式，所需装置如图：‎ ‎①产生的氧气按从左到右流向，所选装置各接口的连接顺序是g→c→__________________→盛有碱石灰的干燥管(装置不能重复使用)。‎ ‎②B装置的作用是________________。‎ ‎③E装置中CuO的作用是___________________________________________________。‎ ‎④称取28.2 g样品(只含C、H、O三种元素中的两种或三种)，经充分燃烧后，A装置质量增加66 g，C装置质量增加19.8 g，则该有机物的最简式为________。‎ ‎⑤若把盛有碱石灰的干燥管的装置去掉，所测得样品中氧的质量分数会________(填“偏大”“偏小”或“不变”)。‎ ‎⑥要确定该有机物的分子式，还需要的物理量为_________________________________。‎ ‎⑦将青蒿素加入滴有酚酞的NaOH溶液中，溶被颜色无明显变化，加热并搅拌，溶液红色变浅，说明青蒿素可能与________(填标号)具有相同的性质。‎ A．乙醇　　　B．苯酚　　　C．丙酸　　　D．油脂 解析：(1)①操作Ⅰ是分离固体和液体，则可以用过滤的方法。②依据题干信息分析，A项，青蒿素不溶于水，错误；B项，加95%的乙醇，浓缩、结晶、过滤可以得到较纯的青蒿素，正确；C项，加入乙醚进行萃取分液得到的还是混合物，错误。(2)‎ 实验原理是测定一定质量的有机物完全燃烧时生成的二氧化碳和水的质量，来确定是否含氧及碳氢氧的个数比，求出最简式，因此生成氧气后必须除杂，明确各装置的作用是解题的前提。A用来吸收二氧化碳，测定生成二氧化碳的质量，B用于干燥通入E中的氧气，C用来吸收水，测定生成水的质量，D用来制取反应所需的氧气，E是在电炉中加热时用纯氧气氧化管内样品，根据一氧化碳和氧化铜反应可被氧化生成二氧化碳的性质，可知氧化铜的作用是把有机物不完全燃烧产生的一氧化碳转化为二氧化碳。①D中生成的氧气含有水蒸气，应先通过B中的氯化钙吸收，在E中电炉加热时用纯氧气氧化管内样品，生成二氧化碳和水，如果有一氧化碳，则E中的氧化铜可以与一氧化碳进一步反应生成二氧化碳，然后分别通入装有浓硫酸的洗气瓶吸收水，通过装有氢氧化钠的U型管吸收二氧化碳，根据产物的质量推断有机物的组成。②B装置的作用是除去氧气中的水蒸气。③氧化铜将可能生成的CO氧化为CO2。④A管质量增加66 g，可得碳元素的质量为66 g×＝18 g，C装置质量增加19.8 g，可得氢元素的质量为＝19.8 g×＝2.2 g，从而推出含氧元素的质量为(28.2－18－2.2)g＝8 g，设最简式为CxHyOz，则有x∶y∶z＝∶∶＝15∶22∶5，最简式为C15H22O5。⑤若把盛有碱石灰的干燥管的装置去掉，则空气中的水和二氧化碳可能进入装置A中，使二氧化碳的质量增加，则氧元素的质量减少，测定氧的质量分数偏小。⑥测定了最简式之后，还需要该有机物的相对分子质量才能确定其分子式。⑦由于酯不溶于水，能在氢氧化钠溶液中水解并消耗氢氧化钠，结合题意可知青蒿素中含有酯基，而油脂中也含有酯基。‎ 答案：(1)①过滤　②B　(2)①dhifeab(或dhifeba)‎ ‎②除去氧气中的水蒸气　③将可能生成的CO氧化为CO2‎ ‎④C15H22O5　⑤偏小　⑥该有机物的相对分子质量　⑦D