考点2 题组训练过关 104.docx
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考点2题组训练过关104
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题组训练过关
物质组成的测定
1.（2019·全国卷Ⅰ·27）硫酸铁铵[NH4Fe（SO4）2·xH2O]是一种重要铁盐。
为充分利用资源，变废为宝，在实验室中探究采用废铁屑来制备硫酸铁铵，具体流程如下：
回答下列问题：
（1）步骤①的目的是去除废铁屑表面的油污，方法是 __。
（2）步骤②需要加热的目的是__， 温度保持80～95℃，采用的合适加热方式是________。
铁屑中含有少量硫化物，反应产生的气体需要净化处理，合适的装置为________（填标号）。
（3）步骤③中选用足量的H2O2，理由是__。
分批加入H2O2，同时为了____________，溶液要保持pH小于0.5。
（4）步骤⑤的具体实验操作有__， 经干燥得到硫酸铁铵晶体样品。
（5）采用热重分析法测定硫酸铁铵晶体样品所含结晶水数，将样品加热到150℃时失掉1.5个结晶水，失重5.6%。
硫酸铁铵晶体的化学式为____________。
【解析】
（1）铁屑表面的油污主要是油脂类的物质，所以可以加入热碱液使其水解除去。
（2）步骤②需要加热的目的是加快反应速率，加速铁与稀硫酸的反应；温度保持80～95℃，在100℃以下，所以主要采取的是热水浴的方式进行加热；因硫化物主要产生的是二氧化硫，二氧化硫易溶于水且与碱发生反应，所以应用防止倒吸的装置。
（3）步骤②中得到的滤液的主要成分是硫酸亚铁，而步骤③之后溶液的主要成分是硫酸铁，所以加入足量的H2O2的目的是将溶液中的Fe2+转换成Fe3+；当pH过大时，Fe3+会产生沉淀，所以溶液要保持pH小于0.5。
（4）步骤⑤主要是将溶液中的固体进行结晶，所以具体实验操作是加热浓缩、冷却结晶、过滤（洗涤），经干燥得到硫酸铁铵晶体样品。
（5）设硫酸铁铵的化学式为NH4Fe（SO4）2·xH2O，其相对分子质量为266+18x，1.5个水分子的相对分子质量为1.5×18=27，则
×100%=5.6%，解得x=12，则硫酸铁铵的化学式为NH4Fe（SO4）2·12H2O。
答案：
（1）碱煮水洗
（2）加快反应 热水浴 C
（3）将Fe2+全部氧化为Fe3+，不引入杂质 防止Fe3+水解
（4）加热浓缩、冷却结晶、过滤（洗涤）
（5）NH4Fe（SO4）2·12H2O
【加固训练】
（2020·怀化模拟）某研究性学习小组利用如图装置探究草酸钙晶体（CaC2O4·xH2O）的热分解。
已知：
CO能与PdCl2溶液反应生成黑色的钯粉。
（1）A的作用是__；
D中可观察到的现象是__。
（2）B中长玻璃管的作用是__。
（3）E、F位置________（填“能”或“不能”）互换，理由是__。
（4）写出PdCl2溶液与CO反应的化学方程式 __。
（5）为探究草酸钙晶体加热分解产物的成分并计算x，进行如下实验：
①按题图连接好仪器，__（填实验操作名称）。
②将29.2g草酸钙晶体放入C中，从a处通入一段时间空气。
③加热草酸钙晶体直到质量不再减少，从a处一直通空气直至冷却。
④测得C中残留固体质量11.2g，D增重3.6g，E增重8.8g（澄清石灰水足量）。
⑤数据处理：
计算可得x=________；写出上述实验中草酸钙晶体受热分解的化学方程式__ __。
【解析】
（1）空气中含有二氧化碳，利用氢氧化钠吸收二氧化碳，除去空气中的CO2，防止对分解产物的检验产生干扰；装置D中的无水硫酸铜遇水变蓝，可用于检验H2O的存在；
（2）装置B中长玻璃管与外界相通，其作用是平衡气压；
（3）若互换则原F中可能产生CO2，对原E中CO2的检验会造成干扰，所以不能互换；
（4）由题目提供的信息可知CO能与PdCl2溶液反应生成黑色的钯粉，可知PdCl2把CO氧化为CO2，反应的方程式为PdCl2+CO+H2O
Pd↓+CO2+2HCl；
（5）①连接好仪器，需要检查装置气密性；
⑤残留固体质量11.2g，说明生成CaO11.2g，n（CaO）=
=0.2mol，D增重3.6g，说明生成H2O3.6g，n（H2O）=
=0.2mol，E增重8.8g（澄清石灰水足量），说明生成CO28.8g，n（CO2）=
=0.2mol，m（CO）=
29.2g-11.2g-3.6g-8.8g=5.6g，n（CO）=
=0.2mol，生成CaO、CO2、CO、H2O物质的量之比为1∶1∶1∶1，所以x为1。
根据以上分析可知反应的方程式为CaC2O4·H2O
CaO+CO2↑+CO↑+H2O。
答案：
（1）除去空气中的CO2，防止对分解产物的检验产生干扰 无水CuSO4变蓝
（2）平衡气压（合理答案均可）
（3）不能 若互换则原F中可能产生CO2对原E中CO2的检验会造成干扰
（4）PdCl2+CO+H2O
Pd↓+CO2+2HCl
（5）①检查装置气密性 ⑤1 CaC2O4·H2O
CaO+CO2↑+CO↑+H2O
【归纳提升】
组成类定量实验的解题思路
确定待求物→求算各组分物质的量
求x确定化学式
产物含量的测定
2.（2020·怀化模拟）亚硝酸钠（NaNO2）是一种重要的化工原料，某学习小组通过以下实验制备亚硝酸钠并测定产品的纯度。
Ⅰ.制备NaNO2
已知：
①2NO+Na2O2
2NaNO2
②NO和N
均能被酸性高锰酸钾氧化为N
（1）A中m管的作用是___________。
（2）选择上述装置完成实验，其连接顺序为 _________（按气流方向，用小写字母表示）。
（3）C中所装干燥剂可以为________（填字母序号）
A.浓硫酸 B.碱石灰 C.无水CaCl2
（4）B中反应的离子方程式为_________________。
（5）A中反应不直接用稀硝酸制NO的主要原因是_________________。
Ⅱ.测定产品的纯度（杂质不参与滴定反应）
称取产品ag配制成200mL溶液，取20.00mL于锥形瓶中，用cmol·L-1的酸性高锰酸钾溶液滴定到终点：
重复上述滴定三次，测得消耗酸性高锰酸钾溶液的平均体积为VmL
（6）判断滴定终点的方法是_____________________________。
（7）该产品的纯度为________（用含a、c、V的关系式表示）。
【解析】Ⅰ.
（1）装置A中m管使蒸馏烧瓶内部和分液漏斗液面上方相通，可达到平衡压强，使浓硝酸顺利滴下的作用；
（2）利用装置A中Cu和浓硝酸反应生成NO2，生成的NO2溶于E装置中水生成NO，再利用C装置无水CaCl2干燥NO，再将NO通过D装置与Na2O2反应生成NaNO2，最后的尾气用酸性高锰酸钾溶液吸收，结合气流方向，装置的连接顺序为a→hi→de→fg（gf）→c；
（3）用于干燥气体，干燥管中用固体干燥剂，可用碱石灰或无水CaCl2；
（4）装置B中酸性高锰酸钾溶液吸收NO气体生成N
，发生反应的离子方程式为5NO+3Mn
+4H+
5N
+3Mn2++2H2O；
（5）A中反应不直接用稀硝酸制NO的主要原因是稀硝酸反应速率慢，一氧化氮易被空气中氧气氧化为二氧化氮；
Ⅱ.（6）向溶液中滴加高锰酸钾，高锰酸钾显紫红色，因此滴定到终点：
最后一滴滴入，溶液由无色变为浅紫色，且30s不变色；
（7）称取产品ag配制成200mL溶液，取20.00mL于锥形瓶中，用cmol·L-1的酸性高锰酸钾溶液滴定到终点：
重复上述滴定三次，测得消耗酸性高锰酸钾溶液的平均体积为VmL，结合化学反应的定量关系计算：
5N
+2Mn
+6H+
5N
+2Mn2++3H2O
52
ncmol·L-1×V×10-3L×
n=0.025cVmol，
该产品的纯度=
×100%=
×100%。
答案：
（1）平衡压强，使浓硝酸顺利滴下
（2）a→hi→de→fg（gf）→c （3）BC
（4）5NO+3Mn
+4H+
5N
+3Mn2++2H2O
（5）稀硝酸反应速率慢，一氧化氮易被空气中氧气氧化为二氧化氮
（6）最后一滴滴入，溶液由无色变为浅紫色，且30s不变色
（7）
×100%
3.青蒿素为无色针状晶体，易溶于丙酮、氯仿和苯中，在水中几乎不溶，熔点为156～157℃，青蒿素是有效的抗疟药。
从青蒿中提取青蒿素的方法之一是以萃取原理为基础的，乙醚浸取法制取青蒿素的主要工艺为
请回答下列问题：
（1）对青蒿进行干燥粉碎的目的是______________________。
（2）操作Ⅰ的名称是______________，操作Ⅱ的名称是________。
（3）用下列实验装置测定青蒿素的分子式，将28.2g青蒿素放在硬质玻璃管C中充分燃烧：
①装置E中盛放的物质是____________，装置F中盛放的物质是________。
②该实验装置可能产生误差，造成测定含氧量偏低，改进方法是________。
③已知青蒿素是烃的含氧衍生物，用合理改进后的装置进行实验，称得：
装置
实验前/g
实验后/g
E
22.6
42.4
F
80.2
146.2
青蒿素的最简式是______________。
（4）某学生对青蒿素的性质进行探究。
将青蒿素加入含有酚酞的NaOH溶液中，青蒿素的溶解量较小，加热并搅拌，青蒿素的溶解量增大，且溶液红色变浅，说明青蒿素与________（填字母）具有相似的性质。
A.乙醇 B.乙酸
C.乙酸乙酯D.葡萄糖
【解析】
（1）为了加快反应速率和增大青蒿素的浸取率，可以对青蒿进行干燥粉碎以增大青蒿素与乙醚的接触面积；
（2）根据流程图，经过操作Ⅰ得到了残渣，故操作Ⅰ为过滤；乙醚和青蒿素是互溶的液体，可以通过蒸馏分离；
（3）①实验测定青蒿素的分子式，需要测定其中的碳、氢、氧的含量，燃烧后生成二氧化碳和水，因此需要测定二氧化碳和水的质量，因此装置E中盛放无水CaCl2或P2O5吸收生成的水，装置F中盛放碱石灰或固体氢氧化钠，吸收二氧化碳；
②装置左右两侧都可能使得空气中的二氧化碳和水蒸气进入装置，造成误差，改进方法是除去装置左侧通入的空气中的CO2和水蒸气，在装置F后加一个防止空气中的CO2和水蒸气进入装置F的装置；
③装置E质量增加42.4g-22.6g=19.8g，则m（H）=19.8g×
×100%=2.2g，装置F质量增加146.2g-80.2g=66g，则m（C）=66g×
×100%=18g，从而可推出含氧元素的质量为28.2g-2.2g-18g=8g，最简式为CxHyOz，则12x∶y∶16z=18∶2.2∶8，故x∶y∶z=15∶22∶5，故该有机物的最简式为C15H22O5。
（4）乙醇易溶于水，A错误；乙酸易溶于水，B错误；乙酸乙酯在水中的溶解度不大，加入含有NaOH、酚酞的水溶液后水解消耗NaOH，溶液的碱性减弱，溶液红色变浅，C正确；葡萄糖易溶于水，D错误。
答案：
（1）增大青蒿素与乙醚的接触面积，使反应速率加快，提高青蒿素的浸取率
（2）过滤 蒸馏
（3）①无水CaCl2或P2O5 碱石灰（或其他合理答案） ②除去装置左侧通入的空气中的CO2和水蒸气，在装置F后加一个防止空气中的CO2和水蒸气进入装置F的装置
③C15H22O5 （4）C
【加固训练】
（2020·湖北模拟）工业废弃物的资源化回收再利用，可以更大限度地发挥原材料的价值。
某教师在指导学生做研究性学习时，拟利用废铁屑在实验室制备FeSO4溶液，再与等物质的量的（NH4）2SO4反应，制备补血剂硫酸亚铁铵晶体[（NH4）2Fe（SO4）2·6H2O，相对分子质量为392]。
硫酸亚铁铵晶体比一般亚铁盐稳定，在空气中不易被氧化，易溶于水，不溶于乙醇。
（1）废铁屑的净化：
将废铁屑投入10%的碳酸钠溶液中并加热5～10min，通过倾析法弃去纯碱溶液，并用蒸馏水洗净废铁屑，待用。
（2）酸浸净化后的废铁屑：
将2gFe粉、10mL3mol·L-1的H2SO4溶液加入烧瓶中反应，用如图所示装置制备FeSO4溶液。
保持温度70～80℃，适当添加水以补充被蒸发掉的水分，并控制溶液的pH，至反应无明显气泡产生，停止加热，过滤，称量残留固体质量。
①反应过程中会产生少量H2S、PH3等气体，需使用封闭装置。
写出用CuSO4溶液吸收H2S气体的化学反应方程式：
__。
②反应过程中使用过量铁粉的目的是__。
（3）制备（NH4）2Fe（SO4）2·6H2O：
向FeSO4溶液中加入一定质量的（NH4）2SO4固体，70～80℃条件下溶解后，趁热倒入50mL乙醇中，析出晶体。
实验中，需对过滤出产品的母液（pH<1）进行处理。
室温下，分别取母液并向其中加入指定物质，反应后的溶液中主要存在的一组离子正确的是________（填序号）。
A.通入过量Cl2：
Fe2+、H+、N
、Cl-、S
B.加入过量KSCN溶液：
K+、N
、Fe3+、S
、SCN-
C.加入过量NaOH溶液：
Na+、Fe2+、N
、S
、OH-
D.加入过量NaClO和NaOH的混合溶液：
Na+、S
、Cl-、ClO-、OH-
（4）产品纯度测定：
称取ag产品溶于水，配制成500mL溶液，取25.00mL待测液，用浓度为cmol·L-1的酸性KMnO4溶液滴定。
重复上述操作2次实验结果如下：
实验次数
第一次
第二次
第三次
消耗高锰酸钾溶液
的体积/mL
25.52
25.02
24.98
该产品的纯度为______（用含a、c的代数式表示）。
有同学提出，测定产品中S
的含量也可测定产品的纯度，请补充完整实验方案：
称取约0.4g样品，溶于70mL水，_________________，
将沉淀移入坩埚，灼烧至恒重，记录数据（实验中必须使用的试剂有2mol·L-1的HCl溶液、BaCl2溶液、AgNO3溶液）。
【解析】
（2）①实验室用CuSO4溶液吸收H2S气体，生成硫酸和硫化铜，化学反应方程式为CuSO4+H2S
CuS↓+H2SO4；
②铁粉具有还原性，反应过程中使用过量铁粉的目的是避免Fe2+被氧化为Fe3+。
（3）据已知信息可知，母液中主要存在的离子有Fe2+、H+、N
、S
，通入过量Cl2，溶液中的Fe2+不能大量共存，且主要存在的离子应包括ClO-，故A错误；
B.加入过量KSCN溶液，溶液中的Fe3+与SCN-不能大量共存，故B错误；加入过量NaOH溶液，溶液中的Fe2+与N
均不能大量存在，故C错误；加入过量NaClO和NaOH的混合溶液，H+与OH-发生中和反应生成水，N
以NH3的形式逸出，Fe2+先转化为Fe3+，（2Fe2++ClO-+H2O
2Fe3++Cl-+2OH-），再以Fe（OH）3的形式除去，则反应后的溶液中主要存在的离子为Na+、S
、Cl-、ClO-、OH-，故D正确。
（4）因为第一次与第二次、第三次相差较大，忽略不计，消耗高锰酸钾溶液的体积为
mL=25mL，根据离子反应方程式，得出：
n[（NH4）2SO4·FeSO4·6H2O]=5n（KMnO4）=25×10-3×c×5mol，则500mL溶液中含有n[（NH4）2SO4·FeSO4·6H2O]=
mol=2.5cmol，所以该产品的质量分数=
×100%=
×100%，测定产品中S
的含量也可测定产品的纯度，具体实验方案为：
称取约0.4g样品，溶于70mL水，加入2mol·L-1HCl溶液酸化，滴加BaCl2溶液至沉淀完全，过滤，洗涤沉淀，直至滤液滴加AgNO3溶液不出现浑浊，将沉淀移入坩埚，灼烧至恒重，记录数据。
答案：
（2）①CuSO4+H2S
CuS↓+H2SO4 ②避免Fe2+被氧化为Fe3+ （3）D （4）
×100% 加入2mol·L-1HCl溶液酸化，滴加BaCl2溶液至沉淀完全，过滤，洗涤沉淀，直至滤液滴加AgNO3溶液不出现浑浊
【归纳提升】
含量类定量实验的解题思路
确定待求物与已知量→找关系式→利用已知数据求算
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