高考化学二轮复习训练题： 高考压轴大题特训 题型05《“性质、原理型”定性、定量综合实验》（含答案）

题型五　“性质、原理型”定性、定量综合实验

1．(桂林市桂林中学高三6月考前适应性考试)Na2S2O3是重要的化工原料，易溶于水，在中性或碱性环境中稳定。

Ⅰ.制备Na2S2O3·5H2O

反应原理：Na2SO3(aq)＋S(s)Na2S2O3(aq)

实验步骤：

①称取15 g Na2SO3加入圆底烧瓶中，再加入80 mL蒸馏水。另取5 g研细的硫粉，用3 mL乙醇润湿，加入上述溶液中。

②安装实验装置(如图所示，部分加持装置略去)，水浴加热，微沸60分钟。

③趁热过滤，将滤液水浴加热浓缩，冷却析出Na2S2O3·5H2O，经过滤、洗涤、干燥，得到产品。

回答问题：

(1)硫粉在反应前用乙醇润湿的目的是___________________________________________

________________________________________________________________________。

(2)仪器a的名称是________，其作用是__________________________________________

________________________________________________________________________。

(3)产品中除了有未反应的Na2SO3外，最可能存在的无机杂质是________。检验是否存在该杂质的方法是_____________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

(4)该实验一般控制在碱性环境下进行，否则产品发黄，用离子方程式表示其原因：________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

Ⅱ.测定产品纯度

准确称取W g产品，用适量蒸馏水溶解，以淀粉作指示剂，用0.100 0 mol·L－1碘的标准溶液滴定。反应原理：2S2O＋I2===S4O＋2I－

(5)滴定至终点时，溶液颜色的变化：______________________________________。

(6)滴定起始和终点的液面位置如图，则消耗碘的标准溶液体积为________ mL。产品的纯度为________(设Na2S2O3·5H2O相对分子质量为M)。

Ⅲ.Na2S2O3的应用

(7)Na2S2O3还原性较强，在溶液中易被Cl2氧化成SO，常用作脱氯剂，该反应的离子方程式为________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

答案　(1)使硫粉易于分散到溶液中　(2)球形冷凝管　冷凝回流　(3)Na2SO4　取少量产品溶于过量稀盐酸，过滤，向滤液中加 BaCl2 溶液，若有白色沉淀，则产品中含有 Na2SO4　(4)S2O＋2H＋===S↓＋SO2↑＋H2O　(5)由蓝色变为无色　(6)18.10　×100%　(7)S2O＋4Cl2＋5H2O=== 2SO＋8Cl－＋10H＋

解析　(1)硫粉难溶于水微溶于乙醇，所以硫粉在反应前用乙醇润湿的目的是使硫粉易于分散到溶液中。

(2)根据实验装置图可知a为球形冷凝管，作用是冷凝回流。

(3)SO具有还原性，能被O2氧化为SO，所以最可能存在的无机杂质是SO；硫酸根的检验方法为取少量产品溶于过量稀盐酸，过滤，向滤液中加BaCl2溶液，若有白色沉淀，则产品中含有Na2SO4。

(4)S2O与H＋发生氧化还原反应，生成的S使产品发黄，离子方程式为S2O＋2H＋===S↓＋SO2↑＋H2O。

(5)滴定结束后，I2使淀粉变蓝，所以滴定至终点时，溶液颜色的变化：由无色变为蓝色。

(6)根据液面示意图，滴定起始时，液面读数为0，终点液面读数为18.10 mL，所以消耗碘的标准溶液体积为18.10 mL；产品的纯度＝0.100 0 mol·L－1×18.10×10－3L×2M÷W×100%＝×100%。

(7)Cl2被还原为Cl－，配平可得离子方程式为S2O＋4Cl2＋5H2O===2SO＋8Cl－＋10H＋。

2．(湖南省普通高等学校招生全国统一考试考前演练)亚硝酸钠是一种食品添加剂，具有防腐和抗氧化作用。某同学对亚硝酸钠进行了相关探究。

(一)查阅资料

①亚硝酸钠(NaNO2)为无色、无味的结晶。

②HNO2是一种弱酸，酸性比醋酸略强，性质不稳定，易分解生成NO和NO2；能被常见的强氧化剂氧化；但在酸性溶液中它也是一种氧化剂，如能把I－氧化成I2。

③AgNO2是一种微溶于水、易溶于酸的浅黄色固体。

(二)问题讨论

(1)人体正常的血红蛋白中应含Fe2＋，误食亚硝酸盐(如NaNO2)会致使机体组织缺氧，出现青紫而中毒，原因是_______________________________________________________。

若发生中毒时，你认为下列物质有助于解毒的是______(填字母)。

A．鸡蛋清

B．胃舒平 [主要成分是Al(OH)3]

C．小苏打

D．维生素C

(2)由于亚硝酸钠和食盐性状相似，曾多次发生过将NaNO2误当食盐食用的事件。要区别NaNO2和NaCl两种固体，你需用的试剂是________________。

(三)实验测定

为了测定某样品中NaNO2的含量，某同学进行如下实验：①称取样品a g，加水溶解，配制成100 mL溶液。②取25.00 mL溶液于锥形瓶中，用0.02  mol·L－1 KMnO4标准溶液(酸性)进行滴定，滴定结束后消耗KMnO4溶液 V mL。

(3)上述实验①所需玻璃仪器除玻璃棒、胶头滴管之外还有________________。

(4)在进行滴定操作时，KMnO4溶液盛装在________(填“酸式”或“碱式”)滴定管中。当滴入最后一滴溶液，________________________________________________________

__________________________________________________________时达到滴定终点。

(5)滴定过程中发生反应的离子方程式是______________________________________

________________________________________________________________________；

测得该样品中NaNO2的质量分数为________。

(6)若滴定管未用KMnO4标准溶液润洗就直接注入，则测定结果________(填“偏大”“偏小”或“无影响”，下同)；若滴定过程中刚出现颜色变化就停止滴定，则测定结果________。

答案　(1)血红蛋白中Fe2＋被NO氧化为Fe3＋，导致血红蛋白失去运氧功能　D　(2)HNO3酸化的AgNO3溶液(或酚酞溶液或KI淀粉溶液和稀硫酸。其他合理试剂均可)　(3)烧杯、100 mL容量瓶　(4)酸式　锥形瓶中无色溶液变成粉红色，且30 s内不褪色　(5)5NO＋2MnO＋6H＋===5NO＋2Mn2＋＋3H2O　%　(6)偏大　偏小

解析　(1)由资料可知，亚硝酸根可表现出氧化性，所以误食亚硝酸盐(如NaNO2)会致使机体组织缺氧，出现青紫而中毒，原因是血红蛋白中Fe2＋被NO氧化为Fe3＋，导致血红蛋白失去运氧功能。若发生中毒时，服用还原性强的物质如维生素C有助于解毒。

(2)由于亚硝酸钠和食盐性状相似，曾多次发生过将NaNO2误当食盐食用的事件。要区别NaNO2和NaCl两种固体，可利用氯离子的检验方法，或根据资料，利用亚硝酸盐的氧化性或亚硝酸的弱酸性设计出不同的方案，需用的试剂是HNO3酸化的AgNO3溶液(检验氯离子)或酚酞溶液(亚硝酸根水解显碱性)或KI­淀粉溶液和稀硫酸(把I－氧化成I2，碘遇淀粉变蓝)。

(3)上述实验①所需玻璃仪器除玻璃棒、胶头滴管之外还有烧杯、100 mL容量瓶。

(4)在进行滴定操作时，酸性和强氧化性的溶液要装在酸式滴定管中。KMnO4溶液有强氧化性，所以盛装在酸式滴定管中。高锰酸钾溶液稀溶液显红色，它被还原的产物几乎是无色的，所以可以用过量的一滴高锰酸钾溶液作为滴定终点的指示剂，即当滴入最后一滴溶液，锥形瓶中无色溶液变成粉红色，且30 s内不褪色时达到滴定终点。

(5)为了测定某样品中NaNO2的含量，某同学进行如下实验：①称取样品a g，加水溶解，配制成100 mL溶液。②取25.00 mL溶液于锥形瓶中，用0.02 mol·L－1 KMnO4标准溶液(酸性)进行滴定，滴定结束后消耗KMnO4溶液 V mL。

滴定过程中发生反应的离子方程式是5NO＋2MnO＋6H＋===5NO＋2Mn2＋＋3H2O，因此25.00 mL样品溶液中，n(NO)＝×n(KMnO4)＝×0.02  mol·L－1×V×10－3L＝5×10－5V mol，由此求得a g样品中，m(NaNO2)＝ 5×10－5V mol××69 g·mol－1＝1.38×10－2V g，测得该样品中NaNO2的质量分数为×100%＝%。

(6)若滴定管未用KMnO4标准溶液润洗就直接注入，则管内残存的蒸馏水会把标准液稀释，导致标准液用量偏大，所以测定结果偏大；若滴定过程中刚出现颜色变化就停止滴定，此时还没有真正到达滴定终点，在临近滴定终点时，由于反应物浓度较小，所以反应速率较慢，则变红就停止滴定所用的标准液偏小，测定结果偏小。

3．(桂林市第十八中学高三下学期适应性考试)某小组同学设计如下实验，研究亚铁盐与H2O2溶液的反应。

实验Ⅰ试剂：酸化的0.5 mol·L－1FeSO4溶液(pH ＝ 0.2)，5% H2O2溶液(pH ＝ 5)。

(1)H2O2的电子式是____________________________，上述实验中H2O2溶液与FeSO4溶液反应的离子方程式是_________________________________________。

(2)产生气泡的原因是____________________________________________。

实验Ⅱ 试剂：未酸化的0.5 mol·L－1FeSO4溶液(pH ＝ 3)，5% H2O2溶液(pH ＝ 5)

(3)将上述混合物分离，得到棕黄色沉淀和红褐色胶体。取部分棕黄色沉淀洗净，加4 mol·L－1盐酸，沉淀溶解得到黄色溶液。初步判断该沉淀中含有Fe2O3，经检验还含有SO。检验棕黄色沉淀中SO的方法是__________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

(4)对于生成红褐色胶体的原因，提出两种假设：

i．H2O2溶液氧化Fe2＋消耗H＋

ii.Fe2＋ 氧化的产物发生了水解

① 根据实验Ⅱ记录否定假设i，理由是_________________________________________

________________________________________________________________________。

② 实验验证假设ii：取Fe2(SO4)3溶液加热，溶液变为红褐色，pH下降，证明假设ii成立。

(5)将FeSO4溶液加入H2O2溶液后，产生红褐色胶体，反应的离子方程式是________________________________________________________________________。

实验Ⅲ

若用FeCl2溶液替代FeSO4溶液，其余操作与实验Ⅱ相同，除了产生与Ⅱ相同的现象外，还生成刺激性气味气体，该气体能使湿润的蓝色石蕊试纸变红但不褪色。

(6)产生刺激性气味气体的原因是_______________________________________________

________________________________________________________________________。

(7)由实验Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ可知，亚铁盐与H2O2反应的现象与_____________________(至少写两点)有关。

答案　(1) 　2Fe2＋ ＋ H2O2 ＋ 2H＋ ===2Fe3＋ ＋ 2H2O

(2)Fe3＋作催化剂，使H2O2分解成H2O和O2,2H2O2===2H2O＋O2↑

(3)取加入盐酸后的黄色溶液少许于试管中，加入BaCl2溶液，产生白色沉淀，说明棕黄色沉淀中含有SO

(4)反应后溶液的pH降低

(5)2Fe2＋＋H2O2＋4H2O===2Fe(OH)3(胶体)＋4H＋

(6)H2O2分解反应放热，促进Fe3＋的水解平衡正向移动，产生的HCl受热挥发

(7)pH、阴离子种类、温度、反应物用量(任写其中两点即可)

解析　本题考查实验方案设计与评价。(1)过氧化氢的结构式为H—O—O—H，其电子式为；根据现象，溶液变为棕黄色，说明Fe2＋变为Fe3＋，利用过氧化氢的氧化性，离子方程式为2Fe2＋＋ H2O2＋ 2H＋ ===2Fe3＋＋ 2H2O。(2)气泡是氧气，Fe3＋作催化剂，使H2O2分解成H2O和O2,2H2O2===2H2O＋O2↑。(3)SO的检验，具体操作是取加入盐酸后的黄色溶液少许于试管中，加入BaCl2溶液，产生白色沉淀，说明棕黄色沉淀中含有SO 。(4)①反应前FeSO4溶液的pH＝3，反应后溶液的pH＝1.4，pH降低，说明产生了H＋，故假设i不正确。(5)根据信息，得到红褐色胶体，此胶体为Fe(OH)3胶体，其离子方程式为2Fe2＋＋H2O2＋4H2O===2Fe(OH)3(胶体)＋4H＋。(6)如果用FeCl2代替FeSO4溶液，实验现象与Ⅱ现象相同， FeCl3＋3H2OFe(OH)3＋3HCl, 此反应是吸热反应，根据实验现象，H2O2是放热反应，促使平衡向正反应方向进行，逸出HCl气体。(7)根据上述实验对比，反应现象与pH、阴离子种类、温度、反应物用量有关。

4．(湖北省黄冈中学高三5月第二次模拟考试)某学生探究如下实验(A)：

(1)使淀粉变蓝的物质是________(填化学式)。

(2)分析现象i、ii认为：在酸性条件下，加热促进淀粉水解，冷却后平衡逆向移动。设计实验如下，“现象a”证实该分析不合理：

“现象a”是__________________________________________________________

________________________________________________________________________。

(3)再次分析：加热后单质碘发生了变化，实验如下：

Ⅰ：取少量碘水，加热至褪色，用淀粉溶液检验挥发出的物质，变蓝。

Ⅱ：向褪色后的溶液中滴加淀粉溶液，冷却过程中一直未变蓝；加入稀H2SO4，瞬间变蓝。

对步骤Ⅱ中稀H2SO4的作用，结合离子方程式，提出一种合理的解释：________________________________________________________________________。

(4)探究碘水褪色后溶液的成分

实验1：测得溶液的pH≈5

实验2：取褪色后的溶液，完成如下实验：

①产生黄色沉淀的离子方程式是________________________________________________

________________________________________________________________________。

②Ag2O的作用是__________________________________________________________。

③依据上述实验，推测滤液中含有的物质(或离子)可能是________。

(5)结合化学反应速率解释实验A中现象i、现象iii蓝色褪去的原因：________________

____________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

答案　(1)I2　(2)加入碘水后，溶液中无明显现象(不变蓝)　(3)溶液中存在平衡H＋＋I－＋HIOI2＋H2O，加入硫酸，平衡右移，生成的碘与淀粉作用变蓝

(4)①Ag2O＋2I－＋2H＋===2AgI↓＋H2O　②同时除去I－和H＋　③HIO　(5)淀粉水解速率较慢，而碘在水中受热歧化较快，因而实验A中i步骤加热后碘歧化，蓝色褪去；而在iii中经过较长时间，淀粉水解完全，蓝色最终再次褪去

解析　(1)使淀粉变蓝的物质是I2。(2)“现象a”证实该分析不合理，说明溶液中不存在淀粉，因此“现象a”是加入碘水后，溶液中无明显现象(不变蓝)。(3)加入稀H2SO4，瞬间变蓝，这说明有碘生成或碘的浓度增大。这是由于碘溶于水发生类似于氯气和水的反应，即溶液中

存在平衡H＋＋I－＋HIOI2＋H2O，加入硫酸，c(H＋)升高，平衡右移，生成的碘与淀粉作用变蓝。(4)①产生黄色沉淀是碘化银，且溶液显酸性，因此反应的离子方程式是Ag2O＋2I－＋2H＋===2AgI↓＋H2O。②根据①的离子方程式可知Ag2O的作用是同时除去I－和H＋。③滤液中加入稀硫酸和亚硫酸钠，然后加入淀粉，溶液变蓝色，说明有碘生成。而亚硫酸钠具有还原性，则推测滤液中含有的物质具有氧化性，其还原产物是碘，可能是 HIO。(5)由于淀粉水解速率较慢，而碘在水中受热歧化较快，因而实验A中i步骤加热后碘歧化，蓝色褪去；而在ⅲ中经过较长时间，淀粉水解完全，因此蓝色最终再次褪去。