選修實(shí)驗(yàn)化學(xué)專題三達(dá)標(biāo)突破訓(xùn)練

1．某固體混合物可能是由Al、(NH4)2SO4、MgCl2、FeCl2、AlCl3中的兩種或幾種組成，現(xiàn)對(duì)該混合物做如下實(shí)驗(yàn)，所得現(xiàn)象和有關(guān)數(shù)據(jù)如圖所示(氣體體積數(shù)據(jù)已換算成標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積)：下列說(shuō)法中不正確的是()A．該固體中一定沒(méi)有FeCl2，可能含有AlCl3B．該固體中含有2.70gAlC．該固體中含有6.60g(NH4)2SO4D．該固體中含有4.75gMgCl2解析：選A。14.05g固體中加入過(guò)量NaOH溶液，產(chǎn)生的5.60L氣體通過(guò)濃硫酸后，體積變?yōu)?.36L，說(shuō)明該氣體為NH3與H2的混合氣體。其中H2的體積為3.36L，據(jù)此可計(jì)算出Al的質(zhì)量為2.70g；NH3的體積為2.24L，據(jù)此可計(jì)算出(NH4)2SO4的質(zhì)量為6.60g。產(chǎn)生的白色沉淀久置無(wú)明顯變化，說(shuō)明不是Fe(OH)2，原混合物中不含F(xiàn)eCl2，故2.90g白色沉淀全部是Mg(OH)2，據(jù)此可計(jì)算出MgCl2的質(zhì)量為4.75g。原固體中含有的Al、(NH4)2SO4和MgCl2的質(zhì)量之和剛好等于14.05g，故該固體中一定不含AlCl3。2．在氯化鋁和氯化鈉的混合溶液中，Cl－的濃度為0.4mol/L，當(dāng)加入等體積0.4mol/LNaOH溶液時(shí)，生成的沉淀恰好完全溶解。則反應(yīng)后溶液中Na＋的濃度約為()A．0.225mol/L B．0.25mol/LC．0.45mol/L D．0.9mol/L解析：選B。設(shè)原溶液的體積為1L，則n(Cl－)＝0.4mol。所加NaOH溶液中，n(OH－)＝0.4mol。反應(yīng)后溶液中存在的物質(zhì)是NaAlO2和NaCl，n(NaAlO2)＝n(OH－)/4＝0.1mol。n(Na＋)＝0.1mol＋0.4mol＝0.5mol，c(Na＋)＝0.5mol/2L＝0.25mol/L。3．常溫下，用惰性電極以直流電串聯(lián)電解分裝在甲、乙兩燒杯中的200mL0.3mol·L－1NaCl溶液和300mL0.2mol·L－1AgNO3溶液，當(dāng)產(chǎn)生0.56L(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)Cl2時(shí)停止電解，取出電極，將兩燒杯溶液混合，則混合液的pH(設(shè)混合后溶液的總體積為500mL)為()A．1.4 B．7C．5.6 D．12.6解析：選B。電解產(chǎn)生0.56LCl2時(shí)，電路中流過(guò)的電子的物質(zhì)的量為(0.56L÷22.4L·mol－1)×2＝0.05mol，故盛NaCl溶液的燒杯中產(chǎn)生的OH－的物質(zhì)的量為0.05mol(此時(shí)氯化鈉還未完全電解)，AgNO3溶液中產(chǎn)生H＋的物質(zhì)的量為0.05mol(此時(shí)AgNO3也未被完全電解)，故兩溶液混合，H＋與OH－恰好中和，兩溶液中剩余的Cl－與Ag＋恰好反應(yīng)，混合液為NaNO3溶液，所以混合液呈中性，在常溫下該混合液的pH＝7。4．為了鑒別硝酸鋁溶液、氫氧化鈉溶液并測(cè)定其物質(zhì)的量濃度。某同學(xué)將溶液編號(hào)為甲、乙并將甲逐滴加入乙中，實(shí)驗(yàn)測(cè)得有關(guān)數(shù)據(jù)如下表所示：實(shí)驗(yàn)序號(hào)物質(zhì)及物理量123甲200mL60mL60mL乙60mL220mL200mL沉淀agag2ag下列推斷正確的是()A．甲為氫氧化鈉溶液、乙為硝酸鋁溶液，濃度都為eq\f(a,1.56)mol·L－1B．甲為氫氧化鈉溶液，濃度為eq\f(a,1.56)mol·L－1；乙為硝酸鋁溶液，濃度為eq\f(2a,1.56)mol·L－1C．甲為硝酸鋁溶液，濃度為eq\f(a,1.56)mol·L－1；乙為氫氧化鈉溶液，濃度為eq\f(2a,1.56)mol·L－1D．甲為硝酸鋁溶液、乙為氫氧化鈉溶液，濃度都為eq\f(a,1.56)mol·L－1解析：選D。本題切入點(diǎn)是從第2組、3組的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)入手，逆向思考：第2組數(shù)據(jù)可以看成是在第3組數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，再加入20mL乙，發(fā)現(xiàn)沉淀質(zhì)量減少了，該沉淀一定是氫氧化鋁，說(shuō)明乙為氫氧化鈉溶液。即20mL氫氧化鈉溶液溶解了ag氫氧化鋁。由Al(OH)3＋NaOH=NaAlO2＋2H2O知c(NaOH)＝eq\f(\f(ag,78g·mol－1),20×10－3L)＝eq\f(a,1.56)mol·L－1。選擇第2組或第3組數(shù)據(jù)計(jì)算硝酸鋁溶液的濃度，如選擇第3組數(shù)據(jù)：n(NaOH)＝eq\f(0.2a,1.56)mol，生成2ag氫氧化鋁，消耗氫氧化鈉：eq\f(2a,78)×3＝eq\f(0.6a,7.8)(mol)。剩余氫氧化鈉與硝酸鋁反應(yīng)生成偏鋁酸鈉：Al3＋＋4OH－=AlOeq\o\al(－,2)＋2H2O，n(AlOeq\o\al(－,2))＝(eq\f(0.2a,1.56)－eq\f(0.6a,7.8))mol×eq\f(1,4)＝eq\f(a,78)mol。60mL硝酸鋁溶液中，含硝酸鋁的物質(zhì)的量：n[Al(NO3)3]＝eq\f(a,78)mol＋eq\f(2a,78)mol＝eq\f(3a,78)mol，c[Al(NO3)3]＝eq\f(3a,78)mol×eq\f(1,0.002L)＝eq\f(a,1.56)mol·L－1。5．KMnO4溶液常用作氧化還原反應(yīng)滴定的標(biāo)準(zhǔn)液，由于KMnO4的強(qiáng)氧化性，它的溶液很容易被空氣中或水中的某些少量還原性物質(zhì)還原，生成難溶性物質(zhì)MnO(OH)2，因此配制KMnO4標(biāo)準(zhǔn)溶液的操作是：①稱取稍多于所需量的KMnO4固體溶于水中，將溶液加熱并保持微沸1h；②用微孔玻璃漏斗過(guò)濾除去難溶的MnO(OH)2；③把過(guò)濾得到的KMnO4溶液貯存于棕色試劑瓶中，放在暗處；④利用氧化還原滴定方法，在70℃～80℃條件下用基準(zhǔn)試劑(純度高、相對(duì)分子質(zhì)量較大、穩(wěn)定性較好的物質(zhì))溶液標(biāo)定其濃度。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)準(zhǔn)確量取一定體積的KMnO4溶液需要使用的儀器是________________________。(2)在下列物質(zhì)中，用于標(biāo)定KMnO4溶液的基準(zhǔn)試劑最好選用________。A．H2C2O4·2H2OB．FeSO4C．濃鹽酸D．Na2SO3(3)若準(zhǔn)確稱取Wg你選的基準(zhǔn)試劑溶于水配成500mL溶液，取25.00mL置于錐形瓶中，用KMnO4溶液滴定至終點(diǎn)，消耗KMnO4溶液VmL。KMnO4溶液的物質(zhì)的量濃度為_(kāi)_______mol·L－1。(4)若用放置兩周的KMnO4標(biāo)準(zhǔn)溶液去測(cè)定水樣中Fe2＋的含量，測(cè)得的濃度值將________(填“偏高”、“偏低”或“無(wú)影響”)。解析：(1)KMnO4溶液具有強(qiáng)氧化性，能將堿式滴定管下端的橡膠管氧化，所以不能用堿式滴定管量取，可以用酸式滴定管量取。(2)H2C2O4·2H2O在常溫常壓下是穩(wěn)定的結(jié)晶水合物；FeSO4在空氣中不穩(wěn)定易被氧化，鐵元素的化合價(jià)從＋2價(jià)升高到＋3價(jià)；濃鹽酸易揮發(fā)；Na2SO3在空氣中不穩(wěn)定易被氧化成Na2SO4。(3)根據(jù)得失電子守恒原理有關(guān)系式：5(H2C2O4·2H2O)～2KMnO4，則KMnO4溶液的濃度為：c(KMnO4)＝eq\f(\f(Wg,126g·mol－1)×\f(25.00mL,500mL)×\f(2,5),V×10－3L)＝eq\f(10W,63V)mol·L－1。(4)在放置過(guò)程中，由于空氣中還原性物質(zhì)的作用，使KMnO4溶液的濃度變小了，再去滴定水樣中的Fe2＋時(shí)，需要消耗KMnO4溶液(標(biāo)準(zhǔn)溶液)的體積會(huì)增大，導(dǎo)致計(jì)算出來(lái)的c(Fe2＋)值會(huì)增大，測(cè)定的結(jié)果偏高。答案：(1)酸式滴定管(2)A(3)eq\f(10W,63V)(4)偏高6．汞不溶于水，易揮發(fā)，易與許多金屬形成合金，汞是對(duì)人體危害較大的一種金屬，據(jù)統(tǒng)計(jì)世界上有80多種工業(yè)以汞為原料，生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的汞的污染越來(lái)越引起人們的重視，水體中的無(wú)機(jī)汞主要有Hg2＋、Hgeq\o\al(2＋,2)。(1)實(shí)驗(yàn)時(shí)倘若不慎，將汞濺落地面時(shí)，可先用涂上X溶液的鋅片去粘拾，然后再用足量的X溶液溶解鋅片回收汞，X溶液可以是________(填試劑名稱)。(2)檢測(cè)水體中的Hg2＋可用KI及CuSO4溶液與其反應(yīng)生成橙紅色Cu2HgI4沉淀，用漫反射光譜直接測(cè)定汞沉淀物，該反應(yīng)的離子方程式可表示為：________________________________________________________________________。(3)冶金廠治理含汞、含硫的煙氣并回收汞，中國(guó)冶金工作者在研究Hg－I－H2O系熱力學(xué)的基礎(chǔ)上，查明KI溶液能有效吸收汞，吸收總反應(yīng)為：2Hg＋SO2＋8I－＋4H＋=2HgIeq\o\al(2－,4)＋S↓＋2H2O，最后進(jìn)行電解吸收液(K2HgI4)，陰極的電極反應(yīng)式為：________________________________________________________________________。(4)國(guó)家制定的工業(yè)廢水排放標(biāo)準(zhǔn)：汞的含量≤0.05mg/L。某合作學(xué)習(xí)小組的同學(xué)擬用硫化鈉法處理含汞廢水，其步驟為：先將溶液pH調(diào)至8～10，然后加入稍過(guò)量的硫化鈉溶液，最后加入一定量的FeSO4溶液，過(guò)濾后排放。已知：25℃時(shí)HgS的Ksp＝4×10－52；Hg2S的Ksp＝1.0×10－47；FeS的Ksp＝6.3×10－18；HgS＋Na2SNa2HgS2(易溶)。①若操作程序完全正確，且廢水中只含無(wú)機(jī)汞，上述處理后的廢水能否達(dá)標(biāo)排放_(tái)_______(選填：“能”或“不能”)。②加入FeSO4溶液的作用是________________________________________________________________________。解析：(1)能溶解鋅的溶液是酸(最好為稀鹽酸或稀硫酸)。(2)Hg2＋有氧化性，可將I－氧化為I2：2Cu2＋＋Hg2＋＋6I－=Cu2HgI4↓＋I(xiàn)2。(3)陰極HgIeq\o\al(2－,4)發(fā)生還原反應(yīng)生成Hg。(4)在工業(yè)廢水中加入稍過(guò)量的硫化鈉溶液時(shí)，c(Hg2＋)≤2×10－26mol/L，c(Hg＋)≈1×10－15mol/L，所以汞的含量≤200×10－15g/L<0.05mg/L，能達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。加入FeSO4溶液可以除去過(guò)量的Na2S，同時(shí)可以使平衡HgS＋Na2SNa2HgS2逆向移動(dòng)，將Na2HgS2轉(zhuǎn)化為HgS沉淀。答案：(1)稀鹽酸或稀硫酸(2)2Cu2＋＋Hg2＋＋6I－=Cu2HgI4↓＋I(xiàn)2(3)HgIeq\o\al(2－,4)＋2e－=Hg＋4I－(4)①能②除去過(guò)量的硫化鈉，并將Na2HgS2轉(zhuǎn)化為HgS2沉淀；同時(shí)作混凝劑7．過(guò)氧化尿素[CO(NH2)2·H2O2]是一種無(wú)毒、無(wú)味的白色結(jié)晶粉末，具有尿素和過(guò)氧化氫的雙重性質(zhì)，是一種新型的氧化劑和消毒劑，廣泛應(yīng)用于漂白、紡織、醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)等領(lǐng)域。其合成路線如下：試回答下列問(wèn)題：(1)實(shí)驗(yàn)生產(chǎn)中需控制n(H2O2)∶n[CO(NH2)2]＝1.2∶1，并控制合成溫度在25～30℃，其主要原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)從母液中分離出H2O2和尿素，采用的操作是________。a．鹽析過(guò)濾b．分液過(guò)濾c．減壓蒸餾結(jié)晶d．常壓蒸餾萃取(3)為測(cè)定產(chǎn)品中活性氧的含量(活性氧16%，相當(dāng)于H2O234%)，稱取干燥樣品12.000g，溶解，在250mL容量瓶中定容。準(zhǔn)確量取25.00mL于錐形瓶中，加入1mL6mol/L的硫酸，然后用0.2000mol/LKMnO4標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，至滴入最后一滴時(shí)，溶液顯淺紅色且半分鐘內(nèi)不褪色，三次滴定平均消耗KMnO4溶液20.00mL(KMnO4溶液與尿素不反應(yīng))。①KMnO4溶液應(yīng)盛放在________式(選填：“酸”或“堿”)滴定管中。②完成并配平方程式：eq\x()MnOeq\o\al(－,4)＋eq\x()H2O2＋eq\x()H＋=eq\x()Mn2＋＋eq\x()H2O＋eq\x()________。③根據(jù)滴定結(jié)果，可確定產(chǎn)品中活性氧的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：________。④若滴定前滴定管尖嘴處有氣泡，滴定后消失，會(huì)使測(cè)得的活性氧含量________(選填：“偏高”、“偏低”或“不變”)。⑤根據(jù)本次實(shí)驗(yàn)測(cè)得的活性氧含量，可判斷該實(shí)驗(yàn)產(chǎn)品所含的一種主要雜質(zhì)為_(kāi)_______。解析：(1)因?yàn)镠2O2受熱易分解，所以實(shí)際生產(chǎn)中H2O2的物質(zhì)的量要比CO(NH2)2的大，且要控制合成溫度在25～30℃。(2)因?yàn)镠2O2受熱易分解，所以從母液中分離出H2O2和尿素時(shí)，應(yīng)使溶液在較低溫度下蒸發(fā)，采用的操作是減壓蒸餾，然后結(jié)晶。(3)①酸性KMnO4溶液有強(qiáng)氧化性和酸性，應(yīng)盛放在酸式滴定管中。②反應(yīng)中MnOeq\o\al(－,4)是氧化劑，H2O2是還原劑，氧化產(chǎn)物是O2。從化合價(jià)升降角度分析，可知MnOeq\o\al(－,4)和H2O2的物質(zhì)的量之比是2∶5，得離子方程式為2MnOeq\o\al(－,4)＋5H2O2＋6H＋=2Mn2＋＋8H2O＋5O2↑。③n(H2O2)＝2.5n(KMnO4)＝2.5×0.2000mol/L×0.02L＝0.01mol，則樣品中含0.1molH2O2，H2O2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為eq\f(3.4,12)×100%，產(chǎn)品中活性氧的含量為eq\f(3.4,12)×100%×eq\f(16%,34%)＝13.3%。④若滴定前滴定管尖嘴處有氣泡，滴定后消失，則耗用KMnO4溶液的體積偏大，所測(cè)結(jié)果偏高。⑤CO(NH2)2·H2O2中活性氧的含量為17%，本次實(shí)驗(yàn)測(cè)得的活性氧含量偏低，其中可能含有尿素或水楊酸穩(wěn)定劑。答案：(1)H2O2在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中會(huì)有部分分解，增大過(guò)氧化氫的量可提高過(guò)氧化尿素的純度(2)c(3)①酸②256285O2↑③13.3%④偏高⑤尿素(或水楊酸穩(wěn)定劑)8．二甲酸鉀是一種白色晶體，商品名為弗米(Formil)，是一種能替代抗生素的促生長(zhǎng)劑，化學(xué)式為KH(HCOO)2，具有吸濕性，易溶于水。二甲酸鉀的生產(chǎn)工藝流程如下：(1)以甲酸和碳酸鉀為原料生產(chǎn)二甲酸鉀，實(shí)驗(yàn)測(cè)得反應(yīng)條件對(duì)產(chǎn)品回收率的影響如下：表1反應(yīng)溫度對(duì)產(chǎn)品回收率的影響反應(yīng)溫度(℃)20304050607080產(chǎn)品回收率(%)75.678.480.682.683.182.173.7表2反應(yīng)物料比對(duì)產(chǎn)品回收率的影響反應(yīng)物料比2∶13∶14∶15∶16∶17∶1產(chǎn)品回收率(%)038.482.683.684.584.8備注：表2中反應(yīng)物料比為甲酸和無(wú)水碳酸鉀的物質(zhì)的量之比。①寫出甲酸和碳酸鉀生產(chǎn)二甲酸鉀的化學(xué)方程式：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。②實(shí)際生產(chǎn)二甲酸鉀時(shí)應(yīng)選擇的最佳反應(yīng)條件是反應(yīng)溫度應(yīng)控制在________℃～________℃，反應(yīng)物料比應(yīng)選擇______。由表1可知反應(yīng)溫度過(guò)高，產(chǎn)品回收率反而會(huì)降低，其原因可能是____________________________________________