2025年高考化学一轮复习 课时检测七十三：定量分析型综合实验（含解析）

这是一份2025年高考化学一轮复习 课时检测七十三：定量分析型综合实验（含解析），共8页。试卷主要包含了18 J·g－1·℃－1和1等内容，欢迎下载使用。


(1)加热前通入空气的目的是__________________，操作方法为____________________
________________________________________________________________________。
(2)装置A、C、D中盛放的试剂分别为A：__________，C：________，D：________。
(3)若将A装置换成盛放NaOH溶液的洗气瓶，则测得的NaCl的含量将________(填“偏高”“偏低”或“无影响”，下同)；若B中反应管右侧有水蒸气冷凝，则测得的NaHCO3的含量将__________；若撤去E装置，则测得的Na2CO3·10H2O的含量将________。
(4)若样品质量为w g，反应后C、D增加的质量分别为m1 g、m2 g，由此可知混合物中NaHCO3的质量分数为________________(用含w、m1、m2的代数式表示)。
2．NaNO2溶液和NH4Cl溶液可发生反应：NaNO2＋NH4Cl
eq \(=====,\s\up7(△))N2↑＋NaCl＋2H2O。为探究反应速率与c(NaNO2)的关系，利用如图装置(夹持仪器略去)进行实验。
实验步骤：往A中加入一定体积(V)的2.0 ml·L－1NaNO2溶液、2.0 ml·L－1NH4Cl溶液和水，充分搅拌。控制体系温度，通过分液漏斗往A中加入1.0 ml·L－1醋酸。当导管口气泡均匀稳定冒出时，开始用排水法收集气体。用秒表测量收集1.0 mL N2 所需的时间，重复多次取平均值(t)。回答下列问题：
(1)仪器A的名称为________。
(2)检验装置气密性的方法：关闭止水夹K，______________________________
________________________________________________________________________。
(3)若需控制体系的温度为36 ℃，采取的合理加热方式为________。
(4)每组实验过程中，反应物浓度变化很小，忽略其对反应速率测定的影响。实验数据如表所示：
①V1＝______，V3＝______。
②该反应的速率方程为v＝k·cm(NaNO2)·c(NH4Cl)·c(H＋)，k为反应速率常数。利用实验数据计算得m＝_______(填整数)。
③醋酸的作用是_________________________________________________。
3．(2023·重庆等级考)煤的化学活性是评价煤气化或燃烧性能的一项重要指标，可用与焦炭(由煤样制得)反应的CO2的转化率α来表示。研究小组设计测定α的实验装置如下：
(1)装置Ⅰ中，仪器a的名称是______________；b中除去的物质是________(填化学式)。
(2)①将煤样隔绝空气在900 ℃加热1小时得焦炭，该过程称为________________。
②装置Ⅱ中，高温下发生反应的化学方程式为______________________。
(3)装置Ⅲ中，先通入适量的气体X，再通入足量Ar气。若气体X被完全吸收，则可依据d和e中分别生成的固体质量计算α。
①d中的现象是______________________________________________________。
②e中生成的固体为Ag，发生反应的化学方程式为__________________________。
③d和e的连接顺序颠倒后将造成α__________(填“偏大”“偏小”或“不变”)。
(4)在工业上按照国家标准规定α：将干燥后的CO2(含杂质N2的体积分数为n)以一定流量通入装置Ⅱ反应，用奥氏气体分析仪测出反应后某时段气体中CO2的体积分数为m，此时α的表达式为__________________________。
4．K3[Fe(C2O4)3]·3H2O(三草酸合铁酸钾)易溶于水，难溶于乙醇，常用作有机反应的催化剂。某同学利用如图装置制备FeC2O4·2H2O，然后再制备三草酸合铁酸钾。
回答下列问题：
(1)打开K1、K3和K4，关闭K2，制备FeSO4。为使生成的FeSO4溶液与H2C2O4溶液接触，应进行的操作为_________________________________________________，
B中生成FeC2O4·2H2O沉淀的离子方程式为______________________________________
________________________________________________________________________。
(2)向FeC2O4·2H2O中加入过量饱和K2C2O4溶液，水浴加热并缓慢滴加H2O2溶液，制得K3[Fe(C2O4)3]，同时有红褐色沉淀生成，该反应的化学方程式为_________________；
将上述混合物煮沸，加入饱和H2C2O4溶液，充分反应后缓慢加入乙醇，结晶、抽滤、洗涤、干燥得到目标产物。将混合物煮沸的目的是______________________________
________________________________________________________________________；H2C2O4的作用是
________________________________________________________________________。
(3)制备的K3[Fe(C2O4)3]·3H2O(M＝491 g·ml－1)中可能含有H2C2O4·2H2O，采用KMnO4滴定法测定产品纯度，实验步骤如下：
Ⅰ.取a g样品于锥形瓶中，加入稀H2SO4溶解，水浴加热至75 ℃。用c ml·L－1的KMnO4溶液趁热滴定，消耗KMnO4溶液V1 mL。
Ⅱ.向上述溶液中加入适量还原剂将Fe3＋完全还原为Fe2＋，加入稀H2SO4酸化后，在75 ℃继续用KMnO4溶液滴定，又消耗KMnO4溶液V2 mL。
若省略步骤Ⅱ，能否测定K3[Fe(C2O4)3]·3H2O的质量分数：____________________(若能，写出表达式；若不能，说明原因)；若样品中不含H2C2O4·2H2O，则V1与V2的关系为________________；若步骤Ⅰ中滴入KMnO4不足，则测得样品中Fe元素含量________(填“偏高”“偏低”或“不变”)。
5．(2023·广东等级考)化学反应常伴随热效应。某些反应(如中和反应)的热量变化，其数值Q可通过量热装置测量反应前后体系温度变化，用公式Q＝cρV总·ΔT计算获得。
(1)盐酸浓度的测定：移取20.00 mL待测液，加入指示剂，用0.500 0 ml·L－1NaOH溶液滴定至终点，消耗NaOH溶液22.00 mL。
①上述滴定操作用到的仪器有________。
②该盐酸浓度为________ml·L－1。
(2)热量的测定：取上述NaOH溶液和盐酸各50 mL 进行反应，测得反应前后体系的温度值(℃)分别为T0、T1，则该过程放出的热量为________J(c和ρ分别取4.18 J·g－1·℃－1和1.0 g·mL－1，忽略水以外各物质吸收的热量，下同)。
(3)借鉴(2)方法，甲同学测量放热反应Fe(s)＋CuSO4(aq)===FeSO4(aq)＋Cu(s)的焓变ΔH(忽略温度对焓变的影响，下同)。实验结果见下表：
①温度：b________(填“>”“<”或“＝”)c。
②ΔH＝__________________________________(选择表中一组数据计算)。结果表明，该方法可行。
(4)乙同学也借鉴(2)的方法，测量反应A：Fe(s)＋Fe2(SO4)3(aq)===3FeSO4(aq)的焓变。
查阅资料：配制Fe2(SO4)3溶液时需加入酸。加酸的目的是__________________________。
提出猜想：Fe粉与Fe2(SO4)3溶液混合，在反应A进行的过程中，可能存在Fe粉和酸的反应。
验证猜想：用pH试纸测得Fe2(SO4)3溶液的pH不大于1；向少量Fe2(SO4)3溶液中加入Fe粉，溶液颜色变浅的同时有气泡冒出，说明存在反应A和___________________(用离子方程式表示)。
实验小结：猜想成立，不能直接测反应A的焓变。
教师指导：鉴于以上问题，特别是气体生成带来的干扰，需要设计出实验过程中无气体生成的实验方案。
优化设计：乙同学根据相关原理，重新设计了优化的实验方案，获得了反应A的焓变。该方案为_______________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)化学能可转化为热能，写出其在生产或生活中的一种应用：_______________。
课时检测(七十三)
1．解析：(2)A、C、D都是U形管，不能盛液体试剂，只能盛固体试剂。A处试剂必须能同时吸收CO2和水蒸气，故A处盛的是碱石灰；C、D两处分别吸收水蒸气和CO2，故C处可盛无水CaCl2或P2O5，D处可盛碱石灰。(3)若A装置盛放NaOH溶液，则A装置只吸收CO2，不吸收水蒸气，Na2CO3·10H2O和Na2CO3的总质量在计算中会增大，因此测得的NaCl的含量将偏低。若B中反应管右侧有水蒸气冷凝，则水蒸气总质量减小，Na2CO3·10H2O和NaHCO3的总质量在计算中会减小，但是NaHCO3的质量是根据CO2的质量进行计算的，所以测得的NaHCO3的含量不受影响。若撤去E装置，则D装置可吸收来自外界空气中的CO2与水，NaHCO3的质量在计算中会增大，因此测得的Na2CO3·10H2O的含量会偏低。(4)NaHCO3的质量分数为eq \f(\f(m2 g,44 g·ml－1)×2×84 g·ml－1,w)×100%＝eq \f(4 200m2,11w)%。
答案：(1)除去装置中的水蒸气和二氧化碳 关闭b，打开a，缓缓通入空气，直至a处出来的空气不再使澄清石灰水变浑浊为止
(2)碱石灰 无水CaCl2或P2O5 碱石灰
(3)偏低 无影响 偏低 (4)eq \f(4 200m2,11w)%
2．解析：(4)①为探究反应速率与c(NaNO2)的关系，NH4Cl浓度不变，根据实验3和4可知溶液总体积为20.0 mL，故V1＝4.0；根据变量单一可知V2＝6.0，V3＝6.0。②浓度增大速率加快，根据1和3组数据分析，3的c(NaNO2)是1的2倍，1和3所用的时间比eq \f(334,83)≈4，根据分析可知速率和浓度的平方成正比，故m＝2。③醋酸在反应前后体积未发生改变，作催化剂，作用是加快反应速率。
答案：(1)锥形瓶 (2)通过分液漏斗往A中加水，一段时间后水难以滴入，则气密性良好
(3)水浴加热 (4)①4.0 6.0 ②2 ③加快反应速率
3．解析：(1)装置Ⅰ中，稀盐酸与碳酸钙反应生成二氧化碳、氯化钙和水，由于盐酸易挥发，故制得的二氧化碳中含有氯化氢气体，碳酸氢钠能与氯化氢反应，故b中除去的物质是HCl。(2)①将煤隔绝空气加强热使之分解的过程称为煤的干馏。②装置Ⅱ中，高温下CO2和焦炭反应生成CO：C＋CO2eq \(=====,\s\up7(高温))2CO。(3)①气体X中含有CO和CO2，则d中CO2和氢氧化钡反应生成碳酸钡沉淀和水，反应的现象是有白色沉淀生成。②e中生成的固体为Ag，根据氧化还原反应规律分析知CO转变成碳酸铵，发生反应的化学方程式为CO＋2[Ag(NH3)2]OH===(NH4)2CO3＋2Ag↓＋2NH3。③CO2是酸性气体，能和银氨溶液反应，从而使碳酸钡的生成量减少，计算得到的与焦炭反应的CO2的量增大，则测得的α偏大。(4)设起始通入x ml气体，则CO2为(1－n)x ml，N2为xn ml，
CO2(g)＋C(s)eq \(=====,\s\up7(高温))2CO(g)
起始/ml (1－n)x 0
转化/ml (1－n)αx 2(1－n)αx
某时段/ml (1－n)(1－α)x 2(1－n)αx
由某时段气体中CO2的体积分数为m，有m＝eq \f(1－n1－αx,xn＋1－n1－αx＋21－nαx)，解得α＝eq \f(1－n－m,1＋m1－n)×100%。
答案：(1)分液漏斗 HCl (2)①煤的干馏 ②C＋CO2eq \(=====,\s\up7(高温))2CO (3)①有白色沉淀生成 ②CO＋2[Ag(NH3)2]OH===(NH4)2CO3＋2Ag↓＋2NH3 ③偏大 (4)eq \f(1－n－m,1＋m1－n)×100%
4．解析：(1)铁和稀硫酸反应生成氢气，装置A内压强增大，关闭K3，打开K1、K2，利用压强差将FeSO4溶液压至装置B中与H2C2O4溶液反应生成FeC2O4·2H2O沉淀，离子方程式为Fe2＋＋H2C2O4＋2H2O===FeC2O4·2H2O↓＋2H＋。(2)FeC2O4·2H2O与K2C2O4和H2O2反应生成K3[Fe(C2O4)3]和红褐色沉淀Fe(OH)3，该反应的化学方程式为6FeC2O4·2H2O＋3H2O2＋6K2C2O4===4K3[Fe(C2O4)3]＋2Fe(OH)3↓＋12H2O；H2C2O4具有还原性，H2O2具有氧化性，先将混合物煮沸，目的是除去过量的H2O2，防止与饱和H2C2O4溶液发生反应；加入饱和H2C2O4溶液发生反应 2Fe(OH)3＋3H2C2O4＋3K2C2O4===2K3[Fe(C2O4)3]＋6H2O，故H2C2O4的作用是将红褐色沉淀Fe(OH)3转化为 K3[Fe(C2O4)3]，提高产率。(3)步骤Ⅰ中加入KMnO4溶液与K3[Fe(C2O4)3]·3H2O和H2C2O4·2H2O发生氧化还原反应生成Mn2＋和CO2，根据得失电子守恒可得关系式：5C2Oeq \\al(2－,4)～2MnOeq \\al(－,4)，n(C2Oeq \\al(2－,4))＝eq \f(5,2)n(MnOeq \\al(－,4))，设a g样品中K3[Fe(C2O4)3]·3H2O为x ml，H2C2O4·2H2O为y ml，则491x＋126y＝a，K3[Fe(C2O4)3]·3H2O和H2C2O4·2H2O中C2Oeq \\al(2－,4)的总物质的量为3x＋y＝eq \f(5,2)×cV1×10－3，联立两个方程式解得x＝eq \f(a－0.315cV1,113)，所以K3[Fe(C2O4)3]·3H2O的质量分数为eq \f(491a－0.315cV1,113a)×100%，则省略步骤Ⅱ，也能测定其质量分数。K3[Fe(C2O4)3]中Fe为＋3价，加入适量还原剂将Fe3＋完全还原为Fe2＋，再用KMnO4溶液滴定，反应的离子方程式为5Fe2＋＋MnOeq \\al(－,4)＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O，则n(Fe2＋)＝5n(KMnO4)＝5cV2×10－3 ml，若样品中不含H2C2O4·2H2O，步骤Ⅰ中由Fe元素守恒可得 n(Fe2＋)＝n{K3[Fe(C2O4)3]·3H2O}＝eq \f(1,3)×eq \f(5,2)×cV1×10－3 ml＝eq \f(5,6)×cV1×10－3ml，所以5cV2×10－3 ml＝eq \f(5,6)×cV1×10－3 ml，得出V1与V2的关系为V1＝6V2。若步骤Ⅰ中滴入KMnO4不足，计算H2C2O4·2H2O质量偏小，导致 K3[Fe(C2O4)3]·3H2O质量偏大，则测得样品中Fe元素含量偏高。
答案：(1)关闭K3，打开K1、K2
Fe2＋＋H2C2O4＋2H2O===FeC2O4·2H2O↓＋2H＋
(2)6FeC2O4·2H2O＋3H2O2＋6K2C2O4===4K3[Fe(C2O4)3]＋2Fe(OH)3↓＋12H2O 除去过量的H2O2，防止与饱和H2C2O4溶液发生反应 将红褐色沉淀Fe(OH)3转化为K3[Fe(C2O4)3]，提高产率 (3)eq \f(491a－0.315cV1,113a)×100% V1＝6V2 偏高
5．解析：(1)①滴定操作时需要用的仪器有锥形瓶、酸式滴定管、碱式滴定管、铁架台等，故选A、D。②滴定时发生反应HCl＋NaOH===NaCl＋H2O，故c(HCl)＝eq \f(cNaOHVNaOH,VHCl)＝eq \f(0.500 0 ml·L－1×22.00 mL,20.00 mL)＝0.550 0 ml·L－1。(2)由Q＝cρV总·ΔT可得Q＝4.18 J·g－1·℃－1×1.0 g·mL－1×(50 mL＋50 mL)×(T1－T0)＝418(T1－T0)。(3)①100 mL 0.20 ml·L－1CuSO4溶液含有溶质的物质的量为0.02 ml，1.20 g Fe粉和0.56 g Fe粉的物质的量分别为0.021 ml、0.01 ml，实验ⅰ中有0.02 ml CuSO4 发生反应，实验ⅱ中有0.01 ml CuSO4发生反应，实验ⅰ放出的热量多，则b>c。②若按实验ⅰ进行计算，ΔH＝－eq \f(4.18×1.0×100×b－a,1 000×0.02)＝－20.9(b－a)kJ·ml－1；若按实验ⅱ进行计算，ΔH＝－eq \f(4.18×1.0×100×c－a,1 000×0.01)＝－41.8(c－a)kJ·ml－1。(4)Fe3＋易水解，为防止Fe3＋水解，在配制Fe2(SO4)3溶液时需加入酸；用pH试纸测得Fe2(SO4)3溶液的pH不大于1，说明溶液呈强酸性，向少量Fe2(SO4)3溶液中加入Fe粉，溶液颜色变浅的同时有气泡即氢气产生，说明溶液中还存在Fe与酸的反应，其离子方程式为Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑；乙同学根据相关原理，重新设计优化的实验方案的重点为如何防止Fe与酸反应产生影响，可以借助盖斯定律，设计分步反应来实现Fe2(SO4)3溶液与Fe的反应，故可将一定量的Cu粉加入一定浓度的Fe2(SO4)3 溶液中反应，测量反应热，计算得到反应Cu＋Fe2(SO4)3===CuSO4＋2FeSO4的焓变ΔH1；根据(3)中实验计算得到反应Fe＋CuSO4===Cu＋FeSO4的焓变ΔH2；根据盖斯定律计算得到反应Fe＋Fe2(SO4)3===3FeSO4的焓变为ΔH1＋ΔH2。(5)化学能转化为热能在生产、生活中应用比较广泛，化石燃料的燃烧、炸药开山、发射火箭等都是化学能转化为热能的应用，另外铝热反应焊接铁轨也是化学能转化为热能的应用。
答案：(1)①AD ②0.550 0 (2)418(T1－T0) (3)①>
②－20.9(b－a)kJ·ml－1[或－41.8(c－a)kJ·ml－1]
(4)抑制Fe3＋水解 Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑ 将一定量的Cu粉加入一定浓度的Fe2(SO4)3溶液中反应，测量反应热，计算得到反应Cu＋Fe2(SO4)3===CuSO4＋2FeSO4的焓变ΔH1；根据(3)中实验计算得到反应Fe＋CuSO4===Cu＋FeSO4的焓变ΔH2；根据盖斯定律计算得到反应Fe＋Fe2(SO4)3===3FeSO4的焓变为ΔH1＋ΔH2 (5)化石燃料的燃烧(或铝热反应焊接铁轨等)
实验
V/mL
t/s
编号
NaNO2溶液
NH4Cl溶液
醋酸
水
1
4.0
V1
4.0
8.0
334
2
V2
4.0
4.0
V3
150
3
8.0
4.0
4.0
4.0
83
4
12.0
4.0
4.0
0.0
38
序号
反应试剂
体系温度/℃
反应前
反应后
ⅰ
0.20 ml·L－1
CuSO4溶液100 mL
1.20 g Fe粉
a
b
ⅱ
0.56 g Fe粉
a
c