高考化学备考之化水溶液中的离子平衡压轴突破训练∶培优篇附详细答案(1)

高考化学备考之化水溶液中的离子平衡压轴突破训练∶培优篇附详细答案(1)一、水溶液中的离子平衡1．水合肼(N2H4·H2O)又名水合联氨，无色透明，是具有腐蚀性和强还原性的碱性液体，它是一种重要的化工试剂。

利用尿素法生产水合肼的原理为：CO(NH2)2＋2NaOH＋NaClO=N2H4·H2O＋Na2CO3＋NaCl。

实验1：制备NaClO溶液。

(已知：3NaClO Δ2NaCl＋NaClO3)(1)如图装置Ⅰ中烧瓶内发生反应的化学方程式为___________。

(2)用NaOH固体配制溶质质量分数为30%的NaOH溶液时，所需玻璃仪器除量筒外还有__________(填字母)。

a.烧杯b.容量瓶c.玻璃棒d.烧瓶(3)图中装置Ⅱ中用冰水浴控制温度的目的是__________ 。

实验2：制取水合肼。

(4)图中充分反应后，____________(填操作名称)A中溶液即可得到水合肼的粗产品。

若分液漏斗滴液速度过快，部分N2H4·H2O会参与A中反应并产生大量氮气，降低产品产率。

写出该过程反应生成氮气的化学方程式 ________。

实验3：测定馏分中水合肼的含量。

(5)称取馏分3.0g，加入适量NaHCO3固体(滴定过程中，调节溶液的pH保持在6.5左右)，加水配成250 mL溶液，移出25.00 mL置于锥形瓶中，并滴加2～3滴淀粉溶液，用0.15 mol·L－1的碘的标准溶液滴定(已知：N2H4·H2O＋2I2=N2↑＋4HI＋H2O)。

①滴定时，碘的标准溶液盛放在 ________(填“酸式”或“碱式”)滴定管中。

②下列能导致馏分中水合肼的含量测定结果偏高的是 _________(填字母)。

a.锥形瓶清洗干净后未干燥b.滴定前，滴定管内无气泡，滴定后有气泡c.读数时，滴定前平视，滴定后俯视d.盛标准液的滴定管水洗后，直接装标准液③实验测得消耗I2溶液的平均值为20.00mL，馏分中水合肼(N2H4·H2O)的质量分数为_________。

【来源】天津市河北区2020届高三总复习质量检测（一)（一模)化学试题【答案】MnO2＋4HCl(浓)ΔMnCl2＋Cl2↑＋2H2O a c 防止NaClO受热分解，影响水合肼的产率蒸馏 N2H4·H2O＋2NaClO=N2↑＋3H2O＋2NaCl 酸式 d 25%【解析】【分析】(1)装置Ⅰ中烧瓶内浓盐酸与二氧化锰共热反应生成氯化锰、氯气和水；（2）配制30%NaOH溶液时，用天平称量一定质量的氢氧化钠固体，在烧杯中加水溶解，并用玻璃棒搅拌；（3）由题给信息可知，次氯酸钠受热易分解生成氯化钠和氯酸钠，降温可以防止NaClO 受热分解；（4）N2H4•H2O具有强还原性，若分液漏斗滴液速度过快，部分N2H4·H2O与次氯酸钠反应；（5）①碘的标准溶液具有氧化性，可以腐蚀橡皮管；②依据操作不当对标准溶液体积的影响分析解答；③由方程式N2H4·H2O＋2I2=N2↑＋4HI＋H2O可得如下关系N2H4·H2O—2I2，由此计算N2H4·H2O的物质的量和质量分数。

【详解】(1)装置Ⅰ中烧瓶内浓盐酸与二氧化锰共热反应生成氯化锰、氯气和水，反应的化学方程式为MnO2＋4HCl(浓)ΔMnCl2＋Cl2↑＋2H2O，故答案为：MnO2＋4HCl(浓)ΔMnCl2＋Cl2↑＋2H2O；（2）配制30%NaOH溶液时，用天平称量一定质量的氢氧化钠固体，在烧杯中加水溶解，并用玻璃棒搅拌，需要玻璃仪器有烧杯、玻璃棒，故答案为：ac；（3）由题给信息可知，次氯酸钠受热易分解生成氯化钠和氯酸钠，图中装置Ⅱ中用冰水浴控制温度可以防止NaClO受热分解，影响水合肼的产率，故答案为：防止NaClO受热分解，影响水合肼的产率；（4）由反应方程式示可知，加热蒸馏三颈烧瓶内的溶液可得到水合肼的粗产品；N2H4•H2O具有强还原性，若分液漏斗滴液速度过快，部分N2H4·H2O与次氯酸钠反应生成氮气、氯化钠和水，反应的化学方程式为N2H4•H2O+2NaClO=N2↑+3H2O+2NaCl，故答案为：蒸馏；N2H4•H2O+2NaClO=N2↑+3H2O+2NaCl；（5）①碘的标准溶液具有氧化性，可以腐蚀橡皮管，应盛放在酸式滴定管中，故答案为：酸式；②a.锥形瓶清洗干净后未干燥，不影响水合肼的物质的量，对实验结果无影响，故错误；b.滴定前，滴定管内无气泡，滴定后有气泡会导致碘的标准溶液体积偏小，所测结果偏小，故错误；c.读数时，滴定前平视，滴定后俯视会导致碘的标准溶液体积偏小，所测结果偏小，故错误；d.盛标准液的滴定管水洗后，直接装标准液会稀释碘的标准溶液，导致碘的标准溶液体积偏大，所测结果偏高，故正确；d 正确，故答案为：d ；③由方程式N 2H 4·H 2O ＋2I 2=N 2↑＋4HI ＋H 2O 可得如下关系N 2H 4·H 2O —2I 2，则3.0g 馏分中n（N 2H 4·H 2O ）=12n （I 2）×10=12×0.15 mol·L －1×20×10—3L ×10=0.015 mol ，则馏分中水合肼(N 2H 4·H 2O)的质量分数为0.015mol 50g/3 mol g ×100%=25%，故答案为：25%。

【点睛】由题给信息可知，次氯酸钠受热易分解生成氯化钠和氯酸钠，图中装置Ⅱ中用冰水浴控制温度可以防止NaClO 受热分解是解答关键，N 2H 4•H 2O 具有强还原性，若分液漏斗滴液速度过快，部分N 2H 4·H 2O 与次氯酸钠反应是解答难点。

2．黄铜矿是工业炼铜的主要原料，其主要成分为CuFeS 2，现有一种天然黄铜矿（含少量脉石），为了测定该黄铜矿的纯度，某同学设计了如下实验：现称取研细的黄铜矿样品1.150g ，在空气存在下进行煅烧，生成Cu 、Fe 3O 4和SO 2气体，实验后取d 中溶液的置于锥形瓶中，用0.05mol/L 标准碘溶液进行滴定，初读数为0.00mL ，终读数如图所示。

请回答下列问题：（1）称量样品所用的仪器为_____，将样品研细后再反应，其目的是_______。

（2）装置a 的作用是________。

a ．有利于空气中氧气充分反应b ．除去空气中的水蒸气c ．有利于气体混合d ．有利于观察空气流速（3）上述反应结束后，仍需通一段时间的空气，其目的是___________。

（4）滴定时，标准碘溶液所耗体积为_________mL 。

判断滴定已达终点的现象是_______。

通过计算可知，该黄铜矿的纯度为________。

（5）若用右图装置替代上述实验装置d ，同样可以达到实验目的的是____。

（填编号）（6）若将原装置d中的试液改为Ba(OH)2，测得的黄铜矿纯度误差为＋1%，假设实验操作均正确，可能的原因主要有____________________。

【来源】2010届江苏启东中学高三考前辅导训练化学试题【答案】电子天平使原料充分反应、加快反应速率 b、d 使反应生成的SO2全部进入d 装置中，使结果精确 20.10mL 溶液恰好由无色变成浅蓝色，且半分钟内不褪色 80.4% ②空气中的CO2与Ba(OH)2反应生成BaCO3沉淀；BaSO3被氧化成BaSO4【解析】【分析】(1)根据称量黄铜矿样品1.150g，选择精确度较高的仪器；将样品研细，增大了接触面积；(2)浓硫酸可以将水除去，还可以根据冒出气泡的速率来调节空气流速；(3)反应产生的二氧化硫应该尽可能的被d装置吸收；(4)根据滴定管的读数方法读出消耗碘溶液的体积，根据反应结束时的颜色变化判断滴定终点；先找出黄铜矿和二氧化硫及碘单质的关系式CuFeS2～2SO2～2I2，再根据题中数据进行计算；(5)图2中的②中通入二氧化硫，反应生成了硫酸钡沉淀，可以根据硫酸钡的质量计算二氧化硫的量；(6)Ba(OH)2溶液能吸收空气的CO2，另外BaSO3易被空气中氧气氧化，这些原因均能引起测定误差。

【详解】(1)由于称量黄铜矿样品1.150g，精确度达到了千分之一，应该选用电子天平进行称量，把黄铜矿样品研细，可以增大接触面积，从而提高反应速率，并且使黄铜矿充分反应；(2)装置a中的浓硫酸可以吸收空气中的水蒸气，防止水蒸气进入反应装置b中发生危险，同时根据冒出的气泡的快慢来控制气体的通入量，故答案为bd；(3)黄铜矿受热分解生成二氧化硫等一系列产物，分解完毕后仍然需要通入一段时间的空气，可以将b、d装置中的二氧化硫全部排出去，使结果更加精确；(4)根据滴定管的示数是上方小，下方大，可以读出滴定管示数是20.10mL，当达到滴定终点时，二氧化硫已经被碘单质消耗完毕，再滴入一滴碘单质，遇到淀粉会变蓝；根据硫原子守恒和电子守恒找出关系式：CuFeS2～2SO2～2I2，消耗掉0.05mol/L标准碘溶液20.10mL 时，即消耗的碘单质的量为：0.05mol/L×0.0201L=0.00105mol，所以黄铜矿的质量是：0.5×0.00105mol×184g/mol×10=0.9246g，所以其纯度是：0.9246g1.15g×100%=80.4%；(5)由于图2中，②硝酸钡溶液中通入二氧化硫能够生成硫酸钡沉淀，过滤干燥后，根据硫酸钡的质量计算出二氧化硫的质量，故答案为②；(6)将原装置d中的试液改为Ba(OH)2，测得的黄铜矿纯度误差为＋1%，在实验操作均正确的前提下，引起误差的可能原因主要有空气中的CO2与Ba(OH)2反应生成BaCO3沉淀或BaSO3被氧化成BaSO4。

3．砂质土壤分析中常用 Karl Fischer法是测定其中微量水含量，该方法是利用I2和SO2反应定量消耗水作为原理(假设土壤中其他成分不参加反应)，据此回答下列问题：(1)写出该反应的化学反应方程式：_______________________。

步骤I：反应样品中的水下图是某同学在实验室模拟Karl Fischer法的实验装置图：(2)装置连接的顺序为a→____________(填接口字母顺序)；M仪器的名称为________________，其在实验过程中的作用是：____________；(3)操作步骤为：①连接装置并检查装置气密性，②装入药品，____________________；③关闭弹簧夹，打开分液漏斗活塞；④反应结束后，关闭分液漏斗活塞，继续通入N2 ，⑤取下D装置，···步骤④中继续通入N2的目的是________________________________步骤 II：测定剩余的碘向反应后的D装置加入蒸馏水，过滤，充分洗涤，并合并洗涤液和滤液，将其配成250.00mL溶液，取 25.00mL 用0.20 mol·L-1 Na2S2O3标准液滴定剩余的I2单质，已知反应如下：2S2O32－+I2=S4O62－+2I－。