2019届高考化学一轮复习课后同步：35 探究型和定量分析型实验题(含解析)

课时作业(三十五) 探究型和定量分析型实验题

1．保护环境是全球关注的问题。

Ⅰ.某环保部门处理含CN －电镀废水的方法如图(CN －和CNO －

中N 的化合价均为－3价)： 含CN －的废水――→NaClO 含CNO －的废水―――→NaClO H 2SO 4

N 2、CO 2、Cl 2

某学习小组依据上述方法，用下图实验装置进行该电镀废水处理的研究。

操作步骤：

ⅰ.先关闭装置甲的开关，再将含CN －

废水与过量NaClO 溶液混合，取200 mL 混合液[其中c(CN －)为0.200 mol·L －1]加入装置甲中，塞上橡皮塞。

ⅱ.待装置甲中充分反应后，打开开关，使溶液全部流入装置乙中，关闭开关。 ⅲ.测定干燥管Ⅰ增加的质量。

(1)写出装置乙中反应的离子方程式：______________________。

(2)装置丙中的试剂是________，装置丁的作用是___________________________________________________________。

(3)假定上述实验中的气体都被充分吸收。若干燥管Ⅰ增重1.408 g 。则CN －被处理的百分率为________。

(4)你认为用此装置进行实验，与(3)对比，CN －被处理的百分率将________(填“偏高”“偏低”“无法确定”或“无影响”)，简述你的理由：____________________________________________________

_______________________________________________________。

Ⅱ.防治空气污染，燃煤脱硫很重要。目前，科学家对Fe 3＋溶液脱硫技术的研究已取得新成果。

(5)某学习小组为了探究“SO 2与Fe 3＋反应的产物”，将过量的SO 2通入FeCl 3溶液中后，各取10 mL 反应液分别加入编号为A 、B 、C 的试管中，并设计以下3种实验方案： 方案①：A 中加入少量KMnO 4溶液，溶液紫红色褪去。

方案②：B 中加入KSCN 溶液，溶液不变红，再加入新制的氯水，溶液变红。

方案③：C 中加入稀盐酸酸化的BaCl 2溶液，产生白色沉淀。

上述实验方案中不合理的是________。

答案：(1)2CNO －＋6ClO －＋8H ＋

===N 2↑＋2CO 2↑＋3Cl 2↑＋4H 2O (2)浓硫酸 吸收混合气中的Cl 2 (3)80.0% (4)偏高 部分Cl 2在装置丁中没有被吸收而在干燥管Ⅰ中被吸收(或偏低 部分CO 2残留在装置内没有被干燥管Ⅰ完全吸收 或无法确定 部分Cl 2在干燥管Ⅰ中被吸收，部分CO 2没有被干燥管Ⅰ吸收) (5)方案①

解析：(1)根据图示，乙中CNO －和ClO －在酸性条件下发生氧化还原反应，最终CNO －被氧化为N 2，ClO －被还原为Cl 2，根据得失电子守恒、电荷守恒、原子守恒配平离子方程式。(2)装置丙的作用是吸收混合气中的H 2O ，试剂选择浓硫酸，装置丁的作用是吸收混合气中的Cl 2。

(3)干燥管Ⅰ增加的质量为反应产生的CO 2的质量，根据CN －～CO 2，则被处理的n(CN －)＝1.40844

mol ＝0.032 mol ，CN －被处理的百分率为0.032 mol 0.200 mol·L －1×0.2 L

×100%＝80.0%。(4)若Cl 2在丁中没有被完全吸收，则结果偏高，若CO 2残留在装置中，则结果偏低。(5)方案①不合理，因为SO 2、Fe 2＋均具有还原性，均能与KMnO 4发生氧化还原反应而使溶液褪色。

2．(2019·成都诊断)某课题组探究草酸锰(MnC 2O 4)受热分解的产物。

Ⅰ.探究气态产物。取少量草酸锰按如图所示的装置进行实验，加热使固体完全分解。

(1)B 、G 瓶盛装的试剂、实验现象、作用均相同。B 、D 瓶盛装的试剂相同，但是作用不相同，D 装置的作用是___________________________________________________________。

(2)C 瓶盛装的是氢氧化钠溶液，用离子方程式表示C 装置的作用：____________________________________________________________

_______________________________________________________。

B 瓶中出现浑浊，D 装置在实验过程中没有出现浑浊，G 瓶中变浑浊。F 装置中黑色粉末变红色。通过上述实验证明草酸锰受热分解的气态产物为________。

Ⅱ.探究固体产物

(3)[提出假设]根据氧化还原反应原理，提出如下假设：

假设1：固体产物为Mn 。

假设2：固体产物为MnO 。

假设3：固体产物为________。

[查阅资料]①在金属活动性顺序表中，锰介于铝与锌之间。②氧化锰(MnO)是灰绿色粉末。不溶于水，可溶于酸。③高锰酸钾溶液能将Mn 2＋

氧化成二氧化锰。

(4)[设计实验]设计如下实验方案验证固体产物：

_________________________________________________

_______________________________________________________。

(5)[实验结论]根据上述实验结论，写出草酸锰受热分解的化学反应方程式：__________________________________________________

_______________________________________________________。

(6)[实验反思]某同学将一定量的草酸锰在空气中灼烧，固体质量与灼烧时间的关系曲线如图所示。在 a min 之后固体质量增加的原因是_________________________________________________________。

答案：(1)确认CO 2是否除尽 (2)CO 2＋2OH －===CO 2－3＋H 2O(或CO 2＋OH －===HCO －

3) CO 和CO 2

(3)Mn 和MnO 的混合物 (4)Ⅰ 实验Ⅱ中锰、氧化锰均能与稀硫酸反应生成Mn 2＋，Mn 2＋与MnO －4反

应生成二氧化锰，溶液的紫色褪去，无法判断固体成分 (5)MnC 2O 4=====△MnO ＋CO↑＋CO 2↑

(6)MnO 被空气中的氧气氧化成较高价态的氧化物

解析：(1)图中装置盛装的试剂和作用依次如下：B(澄清石灰水)的作用为检验CO 2；C(氢氧化钠溶液)的作用为除去CO 2；D(澄清石灰水)的作用为确认CO 2是否除尽；E(浓硫酸)的作用为干燥气体；F(氧化铜)的作用为验证CO ；G(澄清石灰水)的作用为检验CO 被氧化的产物是CO 2。(2)氢氧化钠溶液吸收二氧化碳后会生成碳酸钠和水，或生成碳酸氢钠。根据实验现象得出草酸锰受热分解的气态产物为CO 和CO 2。(3)固体产物还可能是锰和氧化锰的混合物。(4)根据资料知，锰在金属活动性顺序表中排在氢之前，实验Ⅰ中将少量固体产物加入稀盐酸中无气泡产生，说明固体中不含单质锰，即固体产物为氧化锰。实验Ⅱ中单质锰、氧化锰均能和稀硫酸反应生成硫酸锰，硫酸锰与酸性高锰酸钾溶液反应生成二氧化锰，溶液的紫色褪去，不能判断固体成分是氧化锰、单质锰或氧化锰和单质锰的混合物。(5)草酸锰分解生成氧化锰、一氧化碳和二氧化碳。(6)锰元素的化合价有＋2、＋4、＋6、＋7价，＋2价的锰元素具有还原性，在空气中氧化锰被氧气氧化成二氧化锰或四氧化三锰等，故在空气中灼烧草酸锰过程

中固体质量先减小，后增加。

3.(2019·四川高考)(NH4)2SO4是常见的化肥和化工原料，受热易分解。某兴趣小组拟探究其分解产物。

[查阅资料](NH4)2SO4在260 ℃和400 ℃时分解产物不同。

[实验探究]该小组拟选用下图所示装置进行实验(夹持和加热装置略)

A B

C D

实验1：连接装置A－B－C－D，检查气密性，按图示加入试剂(装置B盛0.500 0 mol/L 盐酸70.00 mL)。通入N2排尽空气后，于260 ℃加热装置A一段时间，停止加热，冷却，停止通入N2。品红溶液不褪色，取下装置B，加入指示剂，用0.200 0 mol/L NaOH溶液滴定剩余盐酸，终点时消耗NaOH溶液25.00 mL。经检验滴定后的溶液中无SO2－4。

(1)仪器X的名称是________。

(2)滴定前，下列操作的正确顺序是________(填字母编号)。

a．盛装0.200 0 mol/L NaOH溶液

b．用0.200 0 mol/L NaOH溶液润洗

c．读数、记录

d．查漏、清洗

e．排尽滴定管尖嘴的气泡并调整液面

(3)装置B内溶液吸收气体的物质的量是________mol。

实验2：连接装置A－D－B，检查气密性，按图示重新加入试剂。通入N2排尽空气后，于400 ℃加热装置A至(NH4)2SO4完全分解无残留物，停止加热，冷却，停止通入N2。观察到装置A、D之间的导气管内有少量白色固体。经检验，该白色固体和装置D内溶液中有SO2－3，无SO2－4。进一步研究发现，气体产物中无氮氧化物。

(4)检验装置D内溶液中有SO2－3，无SO2－4的实验操作和现象是________。

(5)装置B内溶液吸收的气体是________。

(6)(NH 4)2SO 4在400 ℃分解的化学方程式是_________________。

答案：(1)圆底烧瓶 (2)dbaec (3)0.03 (4)取少量装置D 内溶液于试管中，滴加BaCl 2溶液，生成白色沉淀；加入足量稀盐酸后沉淀完全溶解，放出无色刺激性气体 (5)NH 3

(6)3(NH 4)2SO 4=====△4NH 3↑＋N 2↑＋3SO 2↑＋6H 2O↑

解析：(1)仪器X 为圆底烧瓶。(2)滴定操作步骤为：首先查漏、水洗，再用待装的溶液润洗，再装液，再排尽滴定管尖嘴的气泡并调整液面，最后记录读数。(3)由题意知：品红溶液不褪色，说明无SO 2，滴定后的溶液中无SO 2－

4，说明无SO 3则装置B 中吸收的气体为NH 3。n(HCl)—n(NH 3)＋n(NaOH)，则得答案为0.03 mol 。(4)取装置D 内溶液少许于试管中，加入BaCl 2溶液，再加入稀盐酸，若产生白色沉淀且加入盐酸后白色沉淀能完全溶液，则说明原溶

液中有SO 2－3，无SO 2－4。(6)3(NH 4)2SO 4=====△4NH 3↑＋N 2↑＋3SO 2↑＋6H 2O 。

4．碳酸镁晶须是一种新型的吸波隐形材料中的增强材料。

(1)合成该物质的步骤如下：

步骤1：配制0.5 mol·L －1 MgSO 4溶液和0.5 mol·L －1 NH 4HCO 3溶液。

步骤2：用量筒量取500 mL NH 4HCO 3溶液于1 000 mL 四口烧瓶中，开启搅拌器，温度控制在50 ℃。

步骤3：将250 mL MgSO 4溶液逐滴加入NH 4HCO 3溶液中，1 min 内滴加完后，用氨水调节溶液pH 到9.5。

步骤4：放置1 h 后，过滤，洗涤。

步骤5：在40 ℃的真空干燥箱中干燥10 h ，得碳酸镁晶须产品(MgCO 3·nH 2O n ＝1～5)。 回答下列问题：

①步骤3中加氨水后的离子方程式_________________________。

②步骤4为加快过滤速度，常用________(填过滤方法)。

(2)测定合成的MgCO 3·nH 2O 中的n 值。

称量1.000 g 碳酸镁晶须，放入上图所示的广口瓶中，加入适量水，滴入稀硫酸与晶须反应，生成的CO 2被NaOH 溶液吸收，在室温下反应4～5 h ，反应后期将温度升到30 ℃，最后的烧杯中的溶液用已知浓度的盐酸滴定，测得CO 2的总量；重复上述操作2次。

①图中气球的作用是____________________________________；

②上述反应后期要升温到30 ℃，主要目的是_________________

_______________________________________________________；

③设3次实验测得每1.000 g碳酸镁晶须产生的CO2平均值为a mol，则n值为________(用含a的表达式表示)。

(3)称取100 g上述晶须产品进行热重分析，热重曲线如下图。则该条件下合成的晶须中，n＝________(选填：1、2、3、4、5)。

答案：(1)①Mg2＋＋NH3·H2O＋HCO－3===MgCO3↓＋NH＋4＋H2O ②减压过滤(或抽滤) (2)①暂时储存CO2，有利于CO2被NaOH溶液吸收，且能保持装置中压强相对稳定②升高温度气体的溶解度减小，使溶解在水中的CO2逸出，便于吸收完全③(1.000－84a)/18a (3)1 解析：(1)①加入氨水促进HCO－3的电离，适当增大CO2－3的浓度。②加快过滤的方法只能是减压过滤。(2)①开始产生的CO2速率大于NaOH溶液吸收CO2的速率，气球逐渐胀大，暂时储存CO2，避免产生的CO2使内部压强过大，造成气体泄漏；后期CO2被NaOH吸收时，气球逐渐变小。②使溶解在水中的CO2逸出，便于吸收完全。

③找出关系：MgCO3·nH2O～CO2

84＋18n 1

1.000 a

得n＝(1.000－84a)/18a。

(3)从图中看，剩余质量为82.3 g时，减少的质量为失去的结晶水的质量；剩余39.5 g 时，减少的质量为分解出的CO2的质量，列式：100 g×18n/(84＋18n)＝100 g－82.3 g，得n ＝1。