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高考化学二轮复习(新高考版) 第1部分 专题2 大题题空逐空突破(一) 关系式法计算在滴定中的应用（含解析）
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这是一份高考化学二轮复习(新高考版) 第1部分 专题2 大题题空逐空突破(一) 关系式法计算在滴定中的应用（含解析），共4页。试卷主要包含了明确一个中心，掌握两种方法，黄铁矿的主要成分是FeS2等内容，欢迎下载使用。
1．明确一个中心
必须以“物质的量”为中心——“见量化摩，遇问设摩”。
2．掌握两种方法
(1)守恒法：守恒法是中学化学计算中的一种常用方法，它包括质量守恒、电荷守恒、电子守恒。它们都是抓住有关变化的始态和终态，淡化中间过程，利用某种不变量(如①某原子、离子或原子团不变；②溶液中阴、阳离子所带电荷数相等；③氧化还原反应中得失电子数相等)建立关系式，从而达到简化过程，快速解题的目的。
(2)关系式法：表示两种或多种物质之间“物质的量”关系的一种简化式子。在多步反应中，它可以把始态的反应物与终态的生成物之间的“物质的量”关系表示出来，把多步计算简化成一步计算。
1．[2019·全国卷Ⅱ，26(3)]成品中S2－的含量可以用“碘量法”测得。称取m g样品，置于碘量瓶中，移取25.00 mL 0.100 0 mol·L－1的I2KI溶液于其中，并加入乙酸溶液，密闭，置暗处反应5 min，有单质硫析出。以淀粉为指示剂，过量的I2用0.100 0 mol·L－1 Na2S2O3溶液滴定，反应式为I2＋2S2O===2I－＋S4O。测定时消耗Na2S2O3溶液体积V mL。终点颜色变化为________________，样品中S2－的含量为__________________(写出表达式)。
答案 浅蓝色至无色 ×100%
解析 达到滴定终点时I2完全反应，可观察到溶液颜色由浅蓝色变成无色，且半分钟内颜色不再发生变化；根据滴定过量的I2消耗Na2S2O3溶液的体积和关系式I2～2S2O，可得n(I2)过量＝×0.100 0V×10－3mol，再根据关系式S2－～I2可知，n(S2－)＝0.100 0×25.00×10－3 mol－×0.100 0V×10－3mol＝(25.00－)×0.100 0×10－3mol，则样品中S2－的含量为×100%。
2．(2020·江苏，18)次氯酸钠溶液和二氯异氰尿酸钠(C3N3O3Cl2Na)都是常用的杀菌消毒剂。NaClO可用于制备二氯异氰尿酸钠。
(1)NaClO溶液可由低温下将Cl2缓慢通入NaOH溶液中而制得。制备NaClO的离子方程式为______________________________________________；用于环境杀菌消毒的NaClO溶液须稀释并及时使用，若在空气中暴露时间过长且见光，将会导致消毒作用减弱，其原因是__________________________________________________________。
(2)二氯异氰尿酸钠优质品要求有效氯大于60%。通过下列实验检测二氯异氰尿酸钠样品是否达到优质品标准。实验检测原理为
C3N3O3Cl＋H＋＋2H2O===C3H3N3O3＋2HClO
HClO＋2I－＋H＋===I2＋Cl－＋H2O
I2＋2S2O===S4O＋2I－
准确称取1.120 0 g样品，用容量瓶配成250.0 mL溶液；取25.00 mL上述溶液于碘量瓶中，加入适量稀硫酸和过量KI溶液，密封在暗处静置5 min；用0.100 0 mol·L－1 Na2S2O3标准溶液滴定至溶液呈微黄色，加入淀粉指示剂，继续滴定至终点，消耗Na2S2O3溶液20.00 mL。
①通过计算判断该样品是否为优质品。
(写出计算过程，该样品的有效氯＝×100%)
②若在检测中加入稀硫酸的量过少，将导致样品的有效氯测定值________(填“偏高”或“偏低”)。
答案 (1)Cl2＋2OH－===ClO－＋Cl－＋H2O
NaClO溶液吸收空气中的CO2后产生HClO，HClO见光分解
(2)①n(S2O)＝0.100 0 mol·L－1×0.020 00 L＝2.000×10－3 mol
根据物质转换和电子得失守恒关系：C3N3O3Cl～2HClO～2I2～4S2O
得n(Cl)＝0.5n(S2O)＝1.000×10－3 mol
氯元素的质量：
m(Cl)＝1.000×10－3 mol×35.5 g·mol－1＝0.035 50 g
该样品的有效氯为：×100%≈63.39%
该样品的有效氯大于60%，故该样品为优质品。
②偏低
解析 (1)低温下将Cl2缓慢通入NaOH溶液中，发生反应：Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O，离子方程式为Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O。H2CO3的酸性强于HClO，在空气中暴露时，NaClO溶液吸收空气中的CO2后产生HClO，HClO见光分解生成HCl和O2，导致消毒作用减弱。
(2)②由检测原理可知，检测时加入稀硫酸过少，反应生成的HClO减少，HClO转化生成的I2减少，用Na2S2O3标准溶液滴定时，消耗标准溶液的体积偏小，样品的有效氯测定值会偏低。
1．准确称取0.250 0 g氯化亚铜样品置于一定量的0.5 mol·L－1 FeCl3溶液中，待样品完全溶解后，加水20 mL，用0.100 0 mol·L－1的Ce(SO4)2溶液滴定到终点，消耗24.60 mL Ce(SO4)2溶液。有关化学反应为Fe3＋＋CuCl===Fe2＋＋Cu2＋＋Cl－、Ce4＋＋Fe2＋===Fe3＋＋Ce3＋，计算上述样品中CuCl的质量分数是________(答案保留四位有效数字)。
答案 97.91
解析 根据反应方程式：Fe3＋＋CuCl===Fe2＋＋Cu2＋＋Cl－、Ce4＋＋Fe2＋===Fe3＋＋Ce3＋可得关系式：CuCl～Ce4＋，24.60 mL 0.100 0 mol·L－1的Ce(SO4)2溶液中含有溶质Ce(SO4)2的物质的量n[Ce(SO4)2]＝0.100 0 mol·L－1×0.024 60 L＝2.46×10－3mol，则根据关系式可知，n(CuCl)＝n(Ce4＋)＝2.46×10－3mol，m(CuCl)＝2.46×10－3mol×99.5 g·mol－1＝0.244 77 g，所以该样品中CuCl的质量分数是×100%≈97.91%。
2．取1.000 g KIO3产品配成200.00 mL溶液，每次精确量取20.00 mL溶液置于锥形瓶中，加入足量KI溶液和稀盐酸，加入淀粉作指示剂，用0.100 4 mol·L－1 Na2S2O3溶液滴定。滴定至终点时蓝色消失(I2＋2S2O===2I－＋S4O)，测得每次平均消耗Na2S2O3溶液25.00 mL。则产品中KIO3的质量分数为________(结果保留三位有效数字)。
答案 89.5%
解析 每20 mL KIO3溶液中，加入KI溶液和稀盐酸发生的反应为：IO＋5I－＋6H＋===3I2＋3H2O，滴定时发生的反应为：I2＋2S2O===2I－＋S4O，可列出关系式：IO～3I2～6S2O，每次平均消耗的n(S2O)＝0.100 4 mol·L－1×0.025 L＝0.002 51 mol，则每20 mL KIO3溶液中，n(KIO3)＝n(IO)＝n(S2O)÷6＝0.002 51 mol÷6≈0.000 418 mol,200 mL溶液中，n(KIO3)＝0.004 18 mol，产品中KIO3的质量分数＝×100%≈89.5%。
3．黄铁矿的主要成分是FeS2。某硫酸厂在进行黄铁矿成分测定时，取0.100 0 g样品在空气中充分灼烧，将生成的SO2气体与足量Fe2(SO4)3溶液完全反应后，用浓度为0.020 00 mol·L－1的K2Cr2O7标准溶液滴定至终点，重复实验，平均消耗K2Cr2O7标准溶液20.00 mL。该样品中FeS2的质量分数为________(已知：SO2＋2Fe3＋＋2H2O===SO＋2Fe2＋＋4H＋，Cr2O＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O)。
答案 72.00%
解析 依据反应过程得到定量关系式为：3FeS2～6SO2～12Fe2＋～2Cr2O，n(FeS2)＝n(Cr2O)＝×0.020 00 mol·L－1×0.02 L＝0.000 6 mol，所以样品中FeS2的质量分数为×100%＝72%。
4．电解铜的阳极泥中含有3%～14% Se元素，该元素以Se单质、Cu2Se形式存在，还含有稀有金属及贵金属。称取5.000 g 电解铜的阳极泥样品以合适方法溶解，配成
250 mL混酸溶液，移取上述溶液25.00 mL于锥形瓶中，加入25.00 mL 0.010 00 mol·L－1 KMnO4标准溶液[只发生Se(＋4价)转化为Se(＋6价)]。反应完全后，用0.050 00 mol·L－1(NH4)2Fe(SO4)2标准溶液滴至终点，消耗15.00 mL。计算电解铜的阳极泥中Se的质量分数(保留四位有效数字)。
答案 由得失电子守恒，得出关系式：
MnO ～ 5Fe2＋
0．000 150 0 mol 0.000 750 0 mol
2MnO ～ 5Se4＋
0．000 250 0 mol 0.000 250 0 mol
－0.000 150 0 mol
＝0.000 100 0 mol
w(Se)＝×100%＝3.950%。
1．利用守恒法计算物质含量，其关键是建立关系式，一般途径有两种：
(1)利用化学方程式中的化学计量数之间的关系建立关系式。
(2)利用微粒守恒建立关系式。
2．多步滴定常分为两类
(1)连续滴定：第一步滴定反应生成的产物，还可以继续参加第二步的滴定。根据第二步滴定的消耗量，可计算出第一步滴定的反应物的量。
(2)返滴定：第一步用的滴定剂是过量的，然后第二步再用另一物质返滴定计算出过量的物质。根据第一步加入的量减去第二步中过量的量，即可得出第一步所求物质的物质的量。
1．明确一个中心
必须以“物质的量”为中心——“见量化摩，遇问设摩”。
2．掌握两种方法
(1)守恒法：守恒法是中学化学计算中的一种常用方法，它包括质量守恒、电荷守恒、电子守恒。它们都是抓住有关变化的始态和终态，淡化中间过程，利用某种不变量(如①某原子、离子或原子团不变；②溶液中阴、阳离子所带电荷数相等；③氧化还原反应中得失电子数相等)建立关系式，从而达到简化过程，快速解题的目的。
(2)关系式法：表示两种或多种物质之间“物质的量”关系的一种简化式子。在多步反应中，它可以把始态的反应物与终态的生成物之间的“物质的量”关系表示出来，把多步计算简化成一步计算。
1．[2019·全国卷Ⅱ，26(3)]成品中S2－的含量可以用“碘量法”测得。称取m g样品，置于碘量瓶中，移取25.00 mL 0.100 0 mol·L－1的I2KI溶液于其中，并加入乙酸溶液，密闭，置暗处反应5 min，有单质硫析出。以淀粉为指示剂，过量的I2用0.100 0 mol·L－1 Na2S2O3溶液滴定，反应式为I2＋2S2O===2I－＋S4O。测定时消耗Na2S2O3溶液体积V mL。终点颜色变化为________________，样品中S2－的含量为__________________(写出表达式)。
答案 浅蓝色至无色 ×100%
解析 达到滴定终点时I2完全反应，可观察到溶液颜色由浅蓝色变成无色，且半分钟内颜色不再发生变化；根据滴定过量的I2消耗Na2S2O3溶液的体积和关系式I2～2S2O，可得n(I2)过量＝×0.100 0V×10－3mol，再根据关系式S2－～I2可知，n(S2－)＝0.100 0×25.00×10－3 mol－×0.100 0V×10－3mol＝(25.00－)×0.100 0×10－3mol，则样品中S2－的含量为×100%。
2．(2020·江苏，18)次氯酸钠溶液和二氯异氰尿酸钠(C3N3O3Cl2Na)都是常用的杀菌消毒剂。NaClO可用于制备二氯异氰尿酸钠。
(1)NaClO溶液可由低温下将Cl2缓慢通入NaOH溶液中而制得。制备NaClO的离子方程式为______________________________________________；用于环境杀菌消毒的NaClO溶液须稀释并及时使用，若在空气中暴露时间过长且见光，将会导致消毒作用减弱，其原因是__________________________________________________________。
(2)二氯异氰尿酸钠优质品要求有效氯大于60%。通过下列实验检测二氯异氰尿酸钠样品是否达到优质品标准。实验检测原理为
C3N3O3Cl＋H＋＋2H2O===C3H3N3O3＋2HClO
HClO＋2I－＋H＋===I2＋Cl－＋H2O
I2＋2S2O===S4O＋2I－
准确称取1.120 0 g样品，用容量瓶配成250.0 mL溶液；取25.00 mL上述溶液于碘量瓶中，加入适量稀硫酸和过量KI溶液，密封在暗处静置5 min；用0.100 0 mol·L－1 Na2S2O3标准溶液滴定至溶液呈微黄色，加入淀粉指示剂，继续滴定至终点，消耗Na2S2O3溶液20.00 mL。
①通过计算判断该样品是否为优质品。
(写出计算过程，该样品的有效氯＝×100%)
②若在检测中加入稀硫酸的量过少，将导致样品的有效氯测定值________(填“偏高”或“偏低”)。
答案 (1)Cl2＋2OH－===ClO－＋Cl－＋H2O
NaClO溶液吸收空气中的CO2后产生HClO，HClO见光分解
(2)①n(S2O)＝0.100 0 mol·L－1×0.020 00 L＝2.000×10－3 mol
根据物质转换和电子得失守恒关系：C3N3O3Cl～2HClO～2I2～4S2O
得n(Cl)＝0.5n(S2O)＝1.000×10－3 mol
氯元素的质量：
m(Cl)＝1.000×10－3 mol×35.5 g·mol－1＝0.035 50 g
该样品的有效氯为：×100%≈63.39%
该样品的有效氯大于60%，故该样品为优质品。
②偏低
解析 (1)低温下将Cl2缓慢通入NaOH溶液中，发生反应：Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O，离子方程式为Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O。H2CO3的酸性强于HClO，在空气中暴露时，NaClO溶液吸收空气中的CO2后产生HClO，HClO见光分解生成HCl和O2，导致消毒作用减弱。
(2)②由检测原理可知，检测时加入稀硫酸过少，反应生成的HClO减少，HClO转化生成的I2减少，用Na2S2O3标准溶液滴定时，消耗标准溶液的体积偏小，样品的有效氯测定值会偏低。
1．准确称取0.250 0 g氯化亚铜样品置于一定量的0.5 mol·L－1 FeCl3溶液中，待样品完全溶解后，加水20 mL，用0.100 0 mol·L－1的Ce(SO4)2溶液滴定到终点，消耗24.60 mL Ce(SO4)2溶液。有关化学反应为Fe3＋＋CuCl===Fe2＋＋Cu2＋＋Cl－、Ce4＋＋Fe2＋===Fe3＋＋Ce3＋，计算上述样品中CuCl的质量分数是________(答案保留四位有效数字)。
答案 97.91
解析 根据反应方程式：Fe3＋＋CuCl===Fe2＋＋Cu2＋＋Cl－、Ce4＋＋Fe2＋===Fe3＋＋Ce3＋可得关系式：CuCl～Ce4＋，24.60 mL 0.100 0 mol·L－1的Ce(SO4)2溶液中含有溶质Ce(SO4)2的物质的量n[Ce(SO4)2]＝0.100 0 mol·L－1×0.024 60 L＝2.46×10－3mol，则根据关系式可知，n(CuCl)＝n(Ce4＋)＝2.46×10－3mol，m(CuCl)＝2.46×10－3mol×99.5 g·mol－1＝0.244 77 g，所以该样品中CuCl的质量分数是×100%≈97.91%。
2．取1.000 g KIO3产品配成200.00 mL溶液，每次精确量取20.00 mL溶液置于锥形瓶中，加入足量KI溶液和稀盐酸，加入淀粉作指示剂，用0.100 4 mol·L－1 Na2S2O3溶液滴定。滴定至终点时蓝色消失(I2＋2S2O===2I－＋S4O)，测得每次平均消耗Na2S2O3溶液25.00 mL。则产品中KIO3的质量分数为________(结果保留三位有效数字)。
答案 89.5%
解析 每20 mL KIO3溶液中，加入KI溶液和稀盐酸发生的反应为：IO＋5I－＋6H＋===3I2＋3H2O，滴定时发生的反应为：I2＋2S2O===2I－＋S4O，可列出关系式：IO～3I2～6S2O，每次平均消耗的n(S2O)＝0.100 4 mol·L－1×0.025 L＝0.002 51 mol，则每20 mL KIO3溶液中，n(KIO3)＝n(IO)＝n(S2O)÷6＝0.002 51 mol÷6≈0.000 418 mol,200 mL溶液中，n(KIO3)＝0.004 18 mol，产品中KIO3的质量分数＝×100%≈89.5%。
3．黄铁矿的主要成分是FeS2。某硫酸厂在进行黄铁矿成分测定时，取0.100 0 g样品在空气中充分灼烧，将生成的SO2气体与足量Fe2(SO4)3溶液完全反应后，用浓度为0.020 00 mol·L－1的K2Cr2O7标准溶液滴定至终点，重复实验，平均消耗K2Cr2O7标准溶液20.00 mL。该样品中FeS2的质量分数为________(已知：SO2＋2Fe3＋＋2H2O===SO＋2Fe2＋＋4H＋，Cr2O＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O)。
答案 72.00%
解析 依据反应过程得到定量关系式为：3FeS2～6SO2～12Fe2＋～2Cr2O，n(FeS2)＝n(Cr2O)＝×0.020 00 mol·L－1×0.02 L＝0.000 6 mol，所以样品中FeS2的质量分数为×100%＝72%。
4．电解铜的阳极泥中含有3%～14% Se元素，该元素以Se单质、Cu2Se形式存在，还含有稀有金属及贵金属。称取5.000 g 电解铜的阳极泥样品以合适方法溶解，配成
250 mL混酸溶液，移取上述溶液25.00 mL于锥形瓶中，加入25.00 mL 0.010 00 mol·L－1 KMnO4标准溶液[只发生Se(＋4价)转化为Se(＋6价)]。反应完全后，用0.050 00 mol·L－1(NH4)2Fe(SO4)2标准溶液滴至终点，消耗15.00 mL。计算电解铜的阳极泥中Se的质量分数(保留四位有效数字)。
答案 由得失电子守恒，得出关系式：
MnO ～ 5Fe2＋
0．000 150 0 mol 0.000 750 0 mol
2MnO ～ 5Se4＋
0．000 250 0 mol 0.000 250 0 mol
－0.000 150 0 mol
＝0.000 100 0 mol
w(Se)＝×100%＝3.950%。
1．利用守恒法计算物质含量，其关键是建立关系式，一般途径有两种：
(1)利用化学方程式中的化学计量数之间的关系建立关系式。
(2)利用微粒守恒建立关系式。
2．多步滴定常分为两类
(1)连续滴定：第一步滴定反应生成的产物，还可以继续参加第二步的滴定。根据第二步滴定的消耗量，可计算出第一步滴定的反应物的量。
(2)返滴定：第一步用的滴定剂是过量的，然后第二步再用另一物质返滴定计算出过量的物质。根据第一步加入的量减去第二步中过量的量，即可得出第一步所求物质的物质的量。
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