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課后作業(yè)33　物質的定量分析 (時間:45分鐘　滿分:100分) 一、選擇題(本題包括12小題,每小題5分,共60分,每小題只有一個選項符合題目要求) 1.電子天平是定量分析中常用的精密儀器,下列關于電子天平的說法正確的是(　　) A.電子天平操作方便、讀數(shù)穩(wěn)定、準確度高,不同型號的電子天平具有相同的精確度 B.電子天平是電子儀器,十分精密,不需要校準和調(diào)零 C.電子天平有歸零鍵,燒杯不潔凈或潮濕不影響使用 D.電子天平使用時,要關上附近的窗戶,不要撞擊使用天平所在的桌面;讀數(shù)時,側門應關閉,防止氣流影響稱重 答案D 解析電子天平十分精密,不同型號的電子天平具有不同的精確度;使用時需要校準和調(diào)零;燒杯不潔凈或者潮濕都不能使用其稱量。 2.下列關于滴定的說法正確的是(　　) A.所有的滴定實驗都需要加指示劑 B.滴定實驗中待測溶液一定盛放于錐形瓶中 C.酸堿中和滴定只適用于強酸或強堿濃度的測定 D.所有的滴定都需要用到酸式或堿式滴定管 答案D 解析A項,用酸性KMnO4溶液進行的氧化還原滴定一般不需再另加指示劑;B項,待測液和標準液都可盛放在錐形瓶中;C項,酸堿中和滴定也可用于弱酸、弱堿濃度的測定;D項,不管哪種滴定都需要用滴定管逐滴滴加液體。 3.在25 mL的堿式滴定管中盛有溶液,液面恰好在20 mL刻度處,現(xiàn)將滴定管內(nèi)溶液全部放出,流入量筒內(nèi),所得溶液的體積為 (　　) A.5 mL　　　　　　　　　　B.20 mL C.大于5 mL D.小于5 mL 答案C 解析滴定管最上端的刻度為0,且滴定管最下端的一部分溶液并不能通過滴定管刻度反映出來。 4.下列有關實驗的敘述,正確的是(　　) A.用待測液潤洗滴定用的錐形瓶 B.用玻璃棒蘸取溶液,點在濕潤的pH試紙上測定其pH C.為減小中和滴定誤差,錐形瓶應洗凈烘干后才能使用 D.讀取滴定管內(nèi)液體的體積,俯視讀數(shù)導致讀數(shù)偏小 答案D 解析用待測液潤洗錐形瓶相當于增加待測液,會引起滴定誤差,A錯;pH試紙不能潤濕,潤濕后會改變待測液的濃度,可能導致測定結果不準,B錯;C項中,錐形瓶不需要烘干,洗凈即可。 5.已知常溫、常壓下,飽和CO2的水溶液的pH=3.9,則可推斷用標準鹽酸滴定NaHCO3溶液時,適宜選用的指示劑及滴定終點時顏色變化的情況是(　　) A.石蕊,由藍變紅 B.甲基橙,由橙變黃 C.酚酞,紅色褪去 D.甲基橙,由黃變橙 答案D 解析甲基橙的變色范圍在pH=3.1~4.4,與該滴定后溶液的pH(3.9)接近,故應選擇甲基橙作指示劑;因滴定時溶液的pH由大到小,故甲基橙由黃變橙。 6.(2018溫州選考二模)某興趣小組進行某補血劑中鐵元素含量測定實驗流程如下: 補血劑 10片濾液紅褐色 懸濁液氧化鐵固體w g 下列說法不正確的是(　　) A.步驟①研磨時研杵應保持垂直,小心壓碎或研磨試樣 B.步驟②加入H2O2(aq)的作用是將Fe2+完全氧化 C.步驟③中的多步操作為過濾、洗滌、灼燒、冷卻、稱重 D.每片補血劑中鐵元素的質量為0.7w g 答案D 解析將補血劑研細,向藥片中加入稀硫酸,然后過濾得到沉淀,向濾液中加入雙氧水,發(fā)生反應2Fe2++H2O2+2H+2Fe3++2H2O,向溶液中加入過量氨水生成紅褐色沉淀,將紅褐色沉淀灼燒得到紅棕色固體Fe2O3。步驟①研磨時研杵應保持垂直,小心壓碎或研磨試樣,以防研磨時固體飛出研缽,故A正確;步驟②加入H2O2溶液的作用是將Fe2+完全氧化成鐵離子,便于沉淀,故B正確;步驟③中的一系列操作依次是①過濾;②洗滌;③灼燒;④冷卻;⑤稱量;⑥恒重操作確保氫氧化鐵完全分解成了氧化鐵,故C正確;wg固體為氧化鐵,固體中m(Fe)=112g160gmol-1w=0.7wg,每片補血劑中鐵元素的質量為0.07wg,故D錯誤。 7.下列幾種情況,對中和滴定結果無影響的是(　　) A.滴定前標準液在零刻度以上 B.盛未知濃度溶液的錐形瓶里有少量蒸餾水 C.滴定管用蒸餾水沖洗后即注入標準液 D.滴定終點讀數(shù)時,俯視滴定管的刻度 答案B 解析A.由于滴定前標準液在零刻度以上,滴定中用去的零刻度以上那部分的標準液的體積不在滴定后讀出的V標的體積內(nèi),也就是實際用去的標準溶液的體積比V標要大,所以這樣操作測得的待測溶液濃度偏小。B.盛裝待測液的錐形瓶內(nèi)有水的話,雖然使錐形瓶內(nèi)的溶液濃度變稀了,但待測溶液中溶質的物質的量沒有變化,因而對測定結果無影響。C.滴定管用蒸餾水沖洗后,未用標準溶液潤洗,使滴定管內(nèi)的標準溶液變稀,V標變大,導致待測溶液濃度偏大。D.滴定管滴定前讀數(shù)正確,滴定后,讀數(shù)時視線俯視,使V標讀數(shù)變小,結果使所測溶液濃度偏低。 8.已知鋅能溶解在NaOH溶液中,生成Na2[Zn(OH)4]和H2。某同學據(jù)此設計了測定鍍鋅鐵皮鋅鍍層厚度的實驗方案,將單側面積為S、質量為m1的鍍鋅鐵皮與石墨用導線相連,放入6 molL-1 NaOH溶液中,當石墨棒上不再有氣泡產(chǎn)生時,取出鐵片用水沖洗、烘干后稱量,質量為m2。下列說法正確的是(　　) A.設鋅鍍層厚度為h,鋅的密度為ρ,則m1-m2ρS=h B.鋅電極上的電極反應式為Zn+4OH--2e-[Zn(OH)4]2- C.鋅和石墨形成原電池,外電路中電流從鋅流向石墨 D.當石墨電極上不再產(chǎn)生氣泡時,如不立即取出鐵皮,會使測定結果偏低 答案B 解析通過題意可知,金屬減小的質量就是Zn的質量,所以通過質量→體積→厚度的關系可得到答案,但要注意,金屬有兩面,故其厚度為m1-m22ρS=h,A項錯誤;因為發(fā)生電化學反應,Zn電極上的電極反應為Zn+4OH--2e-[Zn(OH)4]2-,B項正確;C項,外電路中,電流從電池正極流向負極,故從石墨流向Zn,C項錯誤;D項,鐵與NaOH溶液不反應,故對測定結果不會有影響,D項錯誤。 9.用已知物質的量濃度的鹽酸滴定未知濃度的NaOH溶液時,下列操作會導致測定結果偏低的是(　　) ①酸式滴定管用蒸餾水洗后未用標準液潤洗 ②堿式滴定管用蒸餾水洗后未用待測液潤洗 ③滴定前酸式滴定管尖嘴處有氣泡,滴定后氣泡消失 ④取待測堿液時滴定管尖嘴處未充滿溶液 ⑤錐形瓶用蒸餾水洗后再用待測液潤洗 ⑥滴定時搖晃錐形瓶時將液體濺出瓶外 ⑦滴定過程中,滴定管活塞處漏出液體 ⑧讀取標準溶液體積時,滴定前仰視,滴定后俯視 A.②④ B.①③⑤⑦ C.④⑧ D.②④⑥⑧ 答案D 解析用鹽酸滴定NaOH溶液時:c(NaOH)=c(HCl)V(HCl)V(NaOH),主要分析c(HCl)、V(HCl)、V(NaOH)對c(NaOH)的影響。①使標準鹽酸稀釋必然消耗更多鹽酸,即V(HCl)偏大,c(NaOH)偏大;②使待測堿液稀釋,滴定時消耗鹽酸體積減小,因而c(NaOH)偏小;③中滴定后將有部分鹽酸補滿尖嘴,即V(HCl)偏大,則c(NaOH)偏大;④將出現(xiàn)待測液實際偏小,消耗V(HCl)偏小,則c(NaOH)偏小;⑤將使待測液量增多,滴定時用去標準鹽酸的體積增大,則c(NaOH)偏大;⑥將使待測液量減少,滴定時用去標準鹽酸的體積減小,則c(NaOH)偏小;⑦讀取的標準鹽酸的體積增大,則c(NaOH)偏大;⑧中讀取標準鹽酸時,滴定前仰視,滴定后俯視,這樣讀取的標準鹽酸的體積減小,則c(NaOH)偏小。 10.某化學小組,將剪下的一塊鍍鋅鐵放入試劑瓶中,并滴入食鹽水浸濕,再加數(shù)滴酚酞溶液,按如圖裝置進行實驗,數(shù)分鐘后觀察,下列現(xiàn)象不可能出現(xiàn)的是(　　) A.乙中導氣管中產(chǎn)生氣泡 B.乙中導氣管里形成一段水柱 C.金屬片剪口處溶液變紅 D.鋅被腐蝕 答案A 解析鍍鋅鐵在中性溶液中剪口處可以發(fā)生吸氧腐蝕,鋅為負極被腐蝕,溶解在NaCl溶液中的氧氣得電子生成OH-。 11.為測定某鎂鋁合金樣品中鋁的含量,進行下列實驗:取一定量合金,加入100 mL 0.3 molL-1稀硫酸,合金完全溶解,產(chǎn)生標準狀況下的氣體560 mL;再加入0.2 molL-1 NaOH溶液至沉淀質量恰好不再變化,用去350 mL NaOH溶液。則所取樣品中鋁的物質的量為(　　) A.0.005 mol B.0.01 mol C.0.025 mol D.0.03 mol 答案B 解析加入0.2molL-1NaOH溶液至沉淀質量恰好不再變化時,含鈉離子的物質只有硫酸鈉和Na[Al(OH)4]。溶液中含硫酸鈉0.03mol,因此,含Na[Al(OH)4]0.01mol,由此推得原鎂鋁合金中含鋁0.01mol。 12.用下圖裝置測定水中氫、氧元素的質量比,其方法是分別測定通氫氣前后玻璃管的質量差和U形管的質量差,實驗測得m(H)∶m(O)>1∶8。下列對導致這一結果的原因的分析中,一定錯誤的是(　　) A.Ⅰ、Ⅱ裝置之間缺少干燥裝置 B.CuO沒有全部被還原 C.Ⅱ裝置中玻璃管內(nèi)有水冷凝 D.Ⅲ裝置后缺少干燥裝置 答案B 解析通氫氣前后玻璃管的質量差為反應的CuO中O的質量,反應前后U形管的質量差為反應生成的水的質量。Ⅰ、Ⅱ裝置之間沒有干燥裝置,則使Ⅰ中反應帶出的水蒸氣進入U形管使水的質量增大,則H質量增加,導致m(H)∶m(O)>1∶8。 若Ⅱ裝置有水冷凝,則使測得的水的質量減小,設冷凝水質量為m,則H質量減小m9,但Ⅱ裝置質量增加m,即測得O質量減小m,由于m(H)∶m(O)=1∶8,若設m(H)=n,則m(O)=8n,則測得的m(H)m(O)=n-m98n-m=18+m72(8n-m)>18,因此測得m(H)∶m(O)>1∶8。 Ⅲ裝置后缺少干燥裝置,會導致CaCl2吸收空氣中的水蒸氣,導致測得水的質量增加,m(H)∶m(O)>1∶8。只有B中CuO沒有被完全還原,對m(H)∶m(O)的測定沒有影響,因此一定錯誤。 二、非選擇題(本題包括3小題,共40分) 13.(14分)(2018山西太原高三三模)三氯氧磷(POCl3)常用作半導體摻雜劑及光導纖維原料,實驗室制備POCl3并測定產(chǎn)品含量的實驗過程如下: Ⅰ.制備POCl3。 采用氧氣氧化液態(tài)PCl3法制取POCl3,實驗裝置(加熱及夾持儀器略)如圖所示: 已知:①Ag++SCN-AgSCN↓;Ksp(AgCl)>Ksp(AgSCN);磷酸銀溶于硝酸。 ②PCl3和POCl3的相關信息如下表: 物質 熔點/℃ 沸點/℃ 相對分 子質量 其他 PCl3 -112.0 76.0 137.5 兩者互溶,均為無色液體,遇水均劇烈反應生成含氧酸和氯化氫 POCl3 2.0 106.0 153.5 (1)POCl3遇水反應的化學方程式為　　　　　　　　　　　　　　　。 (2)裝置B的作用除干燥O2外,還有　　　　　　　　　　　的作用。干燥管的作用是　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (3)反應溫度要控制在60~65 ℃,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 Ⅱ.測定POCl3產(chǎn)品的含量。 實驗步驟: ①制備POCl3實驗結束后,待三頸燒瓶中的液體冷卻至室溫,準確稱取30.7 g POCl3產(chǎn)品,置于盛有60.00 mL蒸餾水的水解瓶中搖動至完全水解,將水解液配成100.00 mL溶液。 ②取10.00 mL溶液于錐形瓶中,加入10.00 mL 3.2 molL-1 AgNO3標準溶液。 ③加入少許硝基苯用力搖動,使沉淀表面被有機物覆蓋。 ④以X為指示劑,用0.2 molL-1 KSCN溶液滴定過量的AgNO3溶液,達到滴定終點時共用去10.00 mL KSCN溶液。 (4)步驟③中加入硝基苯的作用是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。若無此操作,所測產(chǎn)品中氯元素的質量分數(shù)將會　　　　　(填“偏大”“偏小”或“不變”)。 (5)步驟④中X為　　　　　　,產(chǎn)品中POCl3的質量分數(shù)為　　　　。 答案(1) POCl3+3H2OH3PO4+3HCl　(2)平衡壓強、觀察O2的流速　防止空氣中的水蒸氣進入三頸燒瓶　(3)溫度過低,反應速率太慢;溫度過高,PCl3易揮發(fā),利用率低　(4)防止在滴加KSCN溶液時,將AgCl沉淀轉化為AgSCN沉淀　偏小 (5)Fe(NO3)3　50% 解析Ⅰ.(1)POCl3遇水會發(fā)生水解,根據(jù)原子守恒可知反應的方程式為:POCl3+3H2OH3PO4+3HCl。 (2)B裝置導管和大氣相連,則B還有平衡壓強、觀察O2的流速的作用;POCl3遇水會發(fā)生反應,干燥管可以防止空氣中的水蒸氣進入三頸燒瓶與POCl3發(fā)生反應。 (3)PCl3的沸點為76.0℃,若溫度過低,反應速率太慢;溫度過高,PCl3易揮發(fā),導致PCl3的利用率低,所以反應溫度要控制在60~65℃。 Ⅱ.(4)實驗過程中加入硝基苯的目的是覆蓋氯化銀,防止沉淀轉化生成AgSCN沉淀而導致數(shù)據(jù)不準確。如無此操作,部分AgCl沉淀會轉化為Ag+,使所測Cl元素含量偏小。 (5)由于是用KSCN溶液滴定溶液中過量的Ag+,而Fe(SCN)3溶液是血紅色溶液,所以可用含有Fe3+的Fe(NO3)3溶液作指示劑,當溶液中Ag+反應完全后,再滴加的KSCN溶液就會與溶液中的Fe3+作用,使溶液變?yōu)檠t色;根據(jù)物質的元素組成及關系式可知POCl3~3HCl~3Ag+,n(Ag+)=0.032mol-0.002mol=0.03mol,n(POCl3)=0.01mol,所以三氯氧磷的含量為0.01mol153.5gmol-11001030.7g100%=50%。 14.(14分)(2018江西撫州臨川一中期中考試)氯酸鎂[Mg(ClO3)2]常用作小麥催熟劑、除草劑等,實驗室制備少量Mg(ClO3)26H2O的流程如下: 已知:①鹵塊主要成分為MgCl26H2O,含有MgSO4、FeCl2等雜質。 ②四種化合物的溶解度(S)隨溫度(T)變化曲線如圖所示。 回答下列問題: (1)調(diào)pH時,加入MgO的原因　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (2)加入BaCl2溶液的目的是除去SO42-,如何檢驗SO42-已沉淀完全?　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (3)加入NaClO3飽和溶液后發(fā)生反應的類型為　　　　　　　　　　,再進一步制取Mg(ClO3)26H2O的實驗步驟依次為:蒸發(fā)濃縮、①　　　　　　;②　　　　　　;③過濾、洗滌。 (4)產(chǎn)品中Mg(ClO3)26H2O含量的測定: 步驟1:準確稱量4.00 g產(chǎn)品配成100 mL溶液。 步驟2:取10 mL于錐形瓶中,加入10 mL稀硫酸和30.00 mL 1.000 molL-1的FeSO4溶液,微熱。 步驟3:冷卻至室溫,用0.100 molL-1 K2Cr2O7溶液滴定至終點,此過程中反應的離子方程式為:Cr2O72-+6Fe2++14H+2Cr3++6Fe3++7H2O。 步驟4:將步驟2、3重復兩次,平均消耗K2Cr2O7溶液30.00 mL。 ①滴定時應用　　　　(“酸式”或“堿式”)滴定管。步驟2中發(fā)生反應的離子方程式為　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ②產(chǎn)品中Mg(ClO3)26H2O的質量分數(shù)為　　　　。 答案(1)能與H+反應增大pH,不引入新的雜質　(2)靜置,取上層清液加入BaCl2溶液,若無白色沉淀,則SO42-沉淀完全 (3)復分解反應　趁熱過濾　冷卻結晶　(4)①酸式　C1O3-+6Fe2++6H+6Fe3++C1-+3H2O?、?4.75% 解析(1)根據(jù)流程,加入高錳酸鉀的目的是把Fe2+氧化成Fe3+;加入BaCl2溶液的目的是除去SO42-;加入MgO的目的是除去Fe3+,原理是加入MgO與H+反應,增大pH,使Fe3+以氫氧化鐵形式沉淀出來,同時不引入新的雜質。(2)檢驗SO42-已完全除去的方法:靜置,取上層清液加入BaCl2溶液,若無白色沉淀,則SO42-沉淀完全。(3)根據(jù)實驗目的,加入NaClO3飽和溶液,發(fā)生復分解反應,生成Mg(ClO3)2;根據(jù)溶解度隨溫度變化曲線,采取蒸發(fā)濃縮、趁熱過濾、冷卻結晶、過濾、洗滌。(4)①酸式滴定管盛放酸性溶液和具有強氧化性的溶液,堿式滴定管只能盛放堿性溶液,K2Cr2O7溶液具有強氧化性,因此用酸式滴定管盛放;ClO3-具有強氧化性,Fe2+具有還原性,發(fā)生氧化還原反應,ClO3-被還原成Cl-,Fe2+被氧化成Fe3+,因此離子反應方程式為:ClO3-+6Fe2++6H+6Fe3++Cl-+3H2O;②發(fā)生的離子反應為Cr2O72-+6Fe2++14H+2Cr3++6Fe3++7H2O,此時消耗的Fe2+是與ClO3-反應剩下的Fe2+,剩下的Fe2+的物質的量為3010-30.16mol=1.810-2mol,與ClO3-反應的Fe2+物質的量為(30.0010-31.000-1.810-2)mol=1.210-2mol,因此消耗ClO3-物質的量為210-3mol,即Mg(ClO3)26H2O物質的量為110-3mol,即Mg(ClO3)26H2O質量分數(shù)為 110-3mol299gmol-1100104.00g100%=74.75%。 15.(12分)硫的含量影響鋼鐵性能。碳、硫含量的一種測定方法是將鋼樣中碳、硫轉化為氣體,再用測碳、測硫裝置進行測定。 (1)采用裝置A,在高溫下將x克鋼樣中碳、硫轉化為CO2、SO2。 ①氣體a的成分是　　　　　。 ②若鋼樣中硫以FeS的形式存在,A中反應:3FeS+5O21　　　　　+3　　　　　。 (2)將氣體a通入測硫裝置中(如下圖),采用滴定法測定硫的含量。 ①H2O2氧化SO2的化學方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ②用NaOH溶液滴定生成的H2SO4,消耗z mL NaOH溶液,若消耗1 mL NaOH溶液相當于硫的質量為y g,則該鋼樣中硫的質量分數(shù):　　　　　。 (3)將氣體a通入測碳裝置中(如下圖),采用重量法測定碳的含量。 ①氣體a通過B和C的目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ②計算鋼樣中碳的質量分數(shù),應測量的數(shù)據(jù)是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 答案(1)①O2、SO2、CO2?、贔e3O4　SO2 (2)①H2O2+SO2H2SO4?、趛zx(或yzx100%) (3)①排除SO2對CO2測定的干擾?、谖誄O2前、后吸收瓶的質量 解析(1)①鋼樣中的碳、硫在裝置A中高溫加熱條件下生成CO2和SO2,還有未反應的O2,故氣體a的成分為O2、SO2、CO2。②根據(jù)得失電子守恒和質量守恒定律配平化學方程式:3FeS+5O2Fe3O4+3SO2。(2)①H2O2和SO2發(fā)生氧化還原反應:H2O2+SO2H2SO4。②根據(jù)題意,消耗1mLNaOH溶液相當于硫的質量為yg,則消耗zmLNaOH溶液,相當于硫的質量為yzg,所以鋼樣中硫的質量分數(shù)為yzx或yzx100%。(3)①氣體a中含有O2、SO2和CO2,在吸收CO2測定碳的含量時,也可能吸收SO2,故氣體a通過裝置B和C的目的是排除SO2對CO2測定的干擾。②計算鋼樣中碳的質量分數(shù),應測量吸收CO2前、后吸收瓶的質量,其質量差為CO2的質量。