考点2 题组训练过关 104.docx
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考点2题组训练过关104
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题组训练过关
物质组成的测定
1.(2019·全国卷Ⅰ·27)硫酸铁铵[NH4Fe(SO4)2·xH2O]是一种重要铁盐。
为充分利用资源,变废为宝,在实验室中探究采用废铁屑来制备硫酸铁铵,具体流程如下:
回答下列问题:
(1)步骤①的目的是去除废铁屑表面的油污,方法是 __。
(2)步骤②需要加热的目的是__, 温度保持80~95℃,采用的合适加热方式是________。
铁屑中含有少量硫化物,反应产生的气体需要净化处理,合适的装置为________(填标号)。
(3)步骤③中选用足量的H2O2,理由是__。
分批加入H2O2,同时为了____________,溶液要保持pH小于0.5。
(4)步骤⑤的具体实验操作有__, 经干燥得到硫酸铁铵晶体样品。
(5)采用热重分析法测定硫酸铁铵晶体样品所含结晶水数,将样品加热到150℃时失掉1.5个结晶水,失重5.6%。
硫酸铁铵晶体的化学式为____________。
【解析】
(1)铁屑表面的油污主要是油脂类的物质,所以可以加入热碱液使其水解除去。
(2)步骤②需要加热的目的是加快反应速率,加速铁与稀硫酸的反应;温度保持80~95℃,在100℃以下,所以主要采取的是热水浴的方式进行加热;因硫化物主要产生的是二氧化硫,二氧化硫易溶于水且与碱发生反应,所以应用防止倒吸的装置。
(3)步骤②中得到的滤液的主要成分是硫酸亚铁,而步骤③之后溶液的主要成分是硫酸铁,所以加入足量的H2O2的目的是将溶液中的Fe2+转换成Fe3+;当pH过大时,Fe3+会产生沉淀,所以溶液要保持pH小于0.5。
(4)步骤⑤主要是将溶液中的固体进行结晶,所以具体实验操作是加热浓缩、冷却结晶、过滤(洗涤),经干燥得到硫酸铁铵晶体样品。
(5)设硫酸铁铵的化学式为NH4Fe(SO4)2·xH2O,其相对分子质量为266+18x,1.5个水分子的相对分子质量为1.5×18=27,则
×100%=5.6%,解得x=12,则硫酸铁铵的化学式为NH4Fe(SO4)2·12H2O。
答案:
(1)碱煮水洗
(2)加快反应 热水浴 C
(3)将Fe2+全部氧化为Fe3+,不引入杂质 防止Fe3+水解
(4)加热浓缩、冷却结晶、过滤(洗涤)
(5)NH4Fe(SO4)2·12H2O
【加固训练】
(2020·怀化模拟)某研究性学习小组利用如图装置探究草酸钙晶体(CaC2O4·xH2O)的热分解。
已知:
CO能与PdCl2溶液反应生成黑色的钯粉。
(1)A的作用是__;
D中可观察到的现象是__。
(2)B中长玻璃管的作用是__。
(3)E、F位置________(填“能”或“不能”)互换,理由是__。
(4)写出PdCl2溶液与CO反应的化学方程式 __。
(5)为探究草酸钙晶体加热分解产物的成分并计算x,进行如下实验:
①按题图连接好仪器,__(填实验操作名称)。
②将29.2g草酸钙晶体放入C中,从a处通入一段时间空气。
③加热草酸钙晶体直到质量不再减少,从a处一直通空气直至冷却。
④测得C中残留固体质量11.2g,D增重3.6g,E增重8.8g(澄清石灰水足量)。
⑤数据处理:
计算可得x=________;写出上述实验中草酸钙晶体受热分解的化学方程式__ __。
【解析】
(1)空气中含有二氧化碳,利用氢氧化钠吸收二氧化碳,除去空气中的CO2,防止对分解产物的检验产生干扰;装置D中的无水硫酸铜遇水变蓝,可用于检验H2O的存在;
(2)装置B中长玻璃管与外界相通,其作用是平衡气压;
(3)若互换则原F中可能产生CO2,对原E中CO2的检验会造成干扰,所以不能互换;
(4)由题目提供的信息可知CO能与PdCl2溶液反应生成黑色的钯粉,可知PdCl2把CO氧化为CO2,反应的方程式为PdCl2+CO+H2O
Pd↓+CO2+2HCl;
(5)①连接好仪器,需要检查装置气密性;
⑤残留固体质量11.2g,说明生成CaO11.2g,n(CaO)=
=0.2mol,D增重3.6g,说明生成H2O3.6g,n(H2O)=
=0.2mol,E增重8.8g(澄清石灰水足量),说明生成CO28.8g,n(CO2)=
=0.2mol,m(CO)=
29.2g-11.2g-3.6g-8.8g=5.6g,n(CO)=
=0.2mol,生成CaO、CO2、CO、H2O物质的量之比为1∶1∶1∶1,所以x为1。
根据以上分析可知反应的方程式为CaC2O4·H2O
CaO+CO2↑+CO↑+H2O。
答案:
(1)除去空气中的CO2,防止对分解产物的检验产生干扰 无水CuSO4变蓝
(2)平衡气压(合理答案均可)
(3)不能 若互换则原F中可能产生CO2对原E中CO2的检验会造成干扰
(4)PdCl2+CO+H2O
Pd↓+CO2+2HCl
(5)①检查装置气密性 ⑤1 CaC2O4·H2O
CaO+CO2↑+CO↑+H2O
【归纳提升】
组成类定量实验的解题思路
确定待求物→求算各组分物质的量
求x确定化学式
产物含量的测定
2.(2020·怀化模拟)亚硝酸钠(NaNO2)是一种重要的化工原料,某学习小组通过以下实验制备亚硝酸钠并测定产品的纯度。
Ⅰ.制备NaNO2
已知:
①2NO+Na2O2
2NaNO2
②NO和N
均能被酸性高锰酸钾氧化为N
(1)A中m管的作用是___________。
(2)选择上述装置完成实验,其连接顺序为 _________(按气流方向,用小写字母表示)。
(3)C中所装干燥剂可以为________(填字母序号)
A.浓硫酸 B.碱石灰 C.无水CaCl2
(4)B中反应的离子方程式为_________________。
(5)A中反应不直接用稀硝酸制NO的主要原因是_________________。
Ⅱ.测定产品的纯度(杂质不参与滴定反应)
称取产品ag配制成200mL溶液,取20.00mL于锥形瓶中,用cmol·L-1的酸性高锰酸钾溶液滴定到终点:
重复上述滴定三次,测得消耗酸性高锰酸钾溶液的平均体积为VmL
(6)判断滴定终点的方法是_____________________________。
(7)该产品的纯度为________(用含a、c、V的关系式表示)。
【解析】Ⅰ.
(1)装置A中m管使蒸馏烧瓶内部和分液漏斗液面上方相通,可达到平衡压强,使浓硝酸顺利滴下的作用;
(2)利用装置A中Cu和浓硝酸反应生成NO2,生成的NO2溶于E装置中水生成NO,再利用C装置无水CaCl2干燥NO,再将NO通过D装置与Na2O2反应生成NaNO2,最后的尾气用酸性高锰酸钾溶液吸收,结合气流方向,装置的连接顺序为a→hi→de→fg(gf)→c;
(3)用于干燥气体,干燥管中用固体干燥剂,可用碱石灰或无水CaCl2;
(4)装置B中酸性高锰酸钾溶液吸收NO气体生成N
,发生反应的离子方程式为5NO+3Mn
+4H+
5N
+3Mn2++2H2O;
(5)A中反应不直接用稀硝酸制NO的主要原因是稀硝酸反应速率慢,一氧化氮易被空气中氧气氧化为二氧化氮;
Ⅱ.(6)向溶液中滴加高锰酸钾,高锰酸钾显紫红色,因此滴定到终点:
最后一滴滴入,溶液由无色变为浅紫色,且30s不变色;
(7)称取产品ag配制成200mL溶液,取20.00mL于锥形瓶中,用cmol·L-1的酸性高锰酸钾溶液滴定到终点:
重复上述滴定三次,测得消耗酸性高锰酸钾溶液的平均体积为VmL,结合化学反应的定量关系计算:
5N
+2Mn
+6H+
5N
+2Mn2++3H2O
52
ncmol·L-1×V×10-3L×
n=0.025cVmol,
该产品的纯度=
×100%=
×100%。
答案:
(1)平衡压强,使浓硝酸顺利滴下
(2)a→hi→de→fg(gf)→c (3)BC
(4)5NO+3Mn
+4H+
5N
+3Mn2++2H2O
(5)稀硝酸反应速率慢,一氧化氮易被空气中氧气氧化为二氧化氮
(6)最后一滴滴入,溶液由无色变为浅紫色,且30s不变色
(7)
×100%
3.青蒿素为无色针状晶体,易溶于丙酮、氯仿和苯中,在水中几乎不溶,熔点为156~157℃,青蒿素是有效的抗疟药。
从青蒿中提取青蒿素的方法之一是以萃取原理为基础的,乙醚浸取法制取青蒿素的主要工艺为
请回答下列问题:
(1)对青蒿进行干燥粉碎的目的是______________________。
(2)操作Ⅰ的名称是______________,操作Ⅱ的名称是________。
(3)用下列实验装置测定青蒿素的分子式,将28.2g青蒿素放在硬质玻璃管C中充分燃烧:
①装置E中盛放的物质是____________,装置F中盛放的物质是________。
②该实验装置可能产生误差,造成测定含氧量偏低,改进方法是________。
③已知青蒿素是烃的含氧衍生物,用合理改进后的装置进行实验,称得:
装置
实验前/g
实验后/g
E
22.6
42.4
F
80.2
146.2
青蒿素的最简式是______________。
(4)某学生对青蒿素的性质进行探究。
将青蒿素加入含有酚酞的NaOH溶液中,青蒿素的溶解量较小,加热并搅拌,青蒿素的溶解量增大,且溶液红色变浅,说明青蒿素与________(填字母)具有相似的性质。
A.乙醇 B.乙酸
C.乙酸乙酯D.葡萄糖
【解析】
(1)为了加快反应速率和增大青蒿素的浸取率,可以对青蒿进行干燥粉碎以增大青蒿素与乙醚的接触面积;
(2)根据流程图,经过操作Ⅰ得到了残渣,故操作Ⅰ为过滤;乙醚和青蒿素是互溶的液体,可以通过蒸馏分离;
(3)①实验测定青蒿素的分子式,需要测定其中的碳、氢、氧的含量,燃烧后生成二氧化碳和水,因此需要测定二氧化碳和水的质量,因此装置E中盛放无水CaCl2或P2O5吸收生成的水,装置F中盛放碱石灰或固体氢氧化钠,吸收二氧化碳;
②装置左右两侧都可能使得空气中的二氧化碳和水蒸气进入装置,造成误差,改进方法是除去装置左侧通入的空气中的CO2和水蒸气,在装置F后加一个防止空气中的CO2和水蒸气进入装置F的装置;
③装置E质量增加42.4g-22.6g=19.8g,则m(H)=19.8g×
×100%=2.2g,装置F质量增加146.2g-80.2g=66g,则m(C)=66g×
×100%=18g,从而可推出含氧元素的质量为28.2g-2.2g-18g=8g,最简式为CxHyOz,则12x∶y∶16z=18∶2.2∶8,故x∶y∶z=15∶22∶5,故该有机物的最简式为C15H22O5。
(4)乙醇易溶于水,A错误;乙酸易溶于水,B错误;乙酸乙酯在水中的溶解度不大,加入含有NaOH、酚酞的水溶液后水解消耗NaOH,溶液的碱性减弱,溶液红色变浅,C正确;葡萄糖易溶于水,D错误。
答案:
(1)增大青蒿素与乙醚的接触面积,使反应速率加快,提高青蒿素的浸取率
(2)过滤 蒸馏
(3)①无水CaCl2或P2O5 碱石灰(或其他合理答案) ②除去装置左侧通入的空气中的CO2和水蒸气,在装置F后加一个防止空气中的CO2和水蒸气进入装置F的装置
③C15H22O5 (4)C
【加固训练】
(2020·湖北模拟)工业废弃物的资源化回收再利用,可以更大限度地发挥原材料的价值。
某教师在指导学生做研究性学习时,拟利用废铁屑在实验室制备FeSO4溶液,再与等物质的量的(NH4)2SO4反应,制备补血剂硫酸亚铁铵晶体[(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O,相对分子质量为392]。
硫酸亚铁铵晶体比一般亚铁盐稳定,在空气中不易被氧化,易溶于水,不溶于乙醇。
(1)废铁屑的净化:
将废铁屑投入10%的碳酸钠溶液中并加热5~10min,通过倾析法弃去纯碱溶液,并用蒸馏水洗净废铁屑,待用。
(2)酸浸净化后的废铁屑:
将2gFe粉、10mL3mol·L-1的H2SO4溶液加入烧瓶中反应,用如图所示装置制备FeSO4溶液。
保持温度70~80℃,适当添加水以补充被蒸发掉的水分,并控制溶液的pH,至反应无明显气泡产生,停止加热,过滤,称量残留固体质量。
①反应过程中会产生少量H2S、PH3等气体,需使用封闭装置。
写出用CuSO4溶液吸收H2S气体的化学反应方程式:
__。
②反应过程中使用过量铁粉的目的是__。
(3)制备(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O:
向FeSO4溶液中加入一定质量的(NH4)2SO4固体,70~80℃条件下溶解后,趁热倒入50mL乙醇中,析出晶体。
实验中,需对过滤出产品的母液(pH<1)进行处理。
室温下,分别取母液并向其中加入指定物质,反应后的溶液中主要存在的一组离子正确的是________(填序号)。
A.通入过量Cl2:
Fe2+、H+、N
、Cl-、S
B.加入过量KSCN溶液:
K+、N
、Fe3+、S
、SCN-
C.加入过量NaOH溶液:
Na+、Fe2+、N
、S
、OH-
D.加入过量NaClO和NaOH的混合溶液:
Na+、S
、Cl-、ClO-、OH-
(4)产品纯度测定:
称取ag产品溶于水,配制成500mL溶液,取25.00mL待测液,用浓度为cmol·L-1的酸性KMnO4溶液滴定。
重复上述操作2次实验结果如下:
实验次数
第一次
第二次
第三次
消耗高锰酸钾溶液
的体积/mL
25.52
25.02
24.98
该产品的纯度为______(用含a、c的代数式表示)。
有同学提出,测定产品中S
的含量也可测定产品的纯度,请补充完整实验方案:
称取约0.4g样品,溶于70mL水,_________________,
将沉淀移入坩埚,灼烧至恒重,记录数据(实验中必须使用的试剂有2mol·L-1的HCl溶液、BaCl2溶液、AgNO3溶液)。
【解析】
(2)①实验室用CuSO4溶液吸收H2S气体,生成硫酸和硫化铜,化学反应方程式为CuSO4+H2S
CuS↓+H2SO4;
②铁粉具有还原性,反应过程中使用过量铁粉的目的是避免Fe2+被氧化为Fe3+。
(3)据已知信息可知,母液中主要存在的离子有Fe2+、H+、N
、S
,通入过量Cl2,溶液中的Fe2+不能大量共存,且主要存在的离子应包括ClO-,故A错误;
B.加入过量KSCN溶液,溶液中的Fe3+与SCN-不能大量共存,故B错误;加入过量NaOH溶液,溶液中的Fe2+与N
均不能大量存在,故C错误;加入过量NaClO和NaOH的混合溶液,H+与OH-发生中和反应生成水,N
以NH3的形式逸出,Fe2+先转化为Fe3+,(2Fe2++ClO-+H2O
2Fe3++Cl-+2OH-),再以Fe(OH)3的形式除去,则反应后的溶液中主要存在的离子为Na+、S
、Cl-、ClO-、OH-,故D正确。
(4)因为第一次与第二次、第三次相差较大,忽略不计,消耗高锰酸钾溶液的体积为
mL=25mL,根据离子反应方程式,得出:
n[(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O]=5n(KMnO4)=25×10-3×c×5mol,则500mL溶液中含有n[(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O]=
mol=2.5cmol,所以该产品的质量分数=
×100%=
×100%,测定产品中S
的含量也可测定产品的纯度,具体实验方案为:
称取约0.4g样品,溶于70mL水,加入2mol·L-1HCl溶液酸化,滴加BaCl2溶液至沉淀完全,过滤,洗涤沉淀,直至滤液滴加AgNO3溶液不出现浑浊,将沉淀移入坩埚,灼烧至恒重,记录数据。
答案:
(2)①CuSO4+H2S
CuS↓+H2SO4 ②避免Fe2+被氧化为Fe3+ (3)D (4)
×100% 加入2mol·L-1HCl溶液酸化,滴加BaCl2溶液至沉淀完全,过滤,洗涤沉淀,直至滤液滴加AgNO3溶液不出现浑浊
【归纳提升】
含量类定量实验的解题思路
确定待求物与已知量→找关系式→利用已知数据求算
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