新教材適用2024版高考化學(xué)二輪總復(fù)習(xí)第1部分新高考選擇題突破專題2化學(xué)計量及其應(yīng)用微專題3物質(zhì)組成含量熱重分析和滴定計算教師用書

微專題3物質(zhì)組成、含量、熱重分析和滴定計算命題角度1物質(zhì)組成、含量和熱重分析有關(guān)計算1.(2022·全國乙卷)化合物(YW4X5Z8·4W2Z)可用于電訊器材、高級玻璃的制造。W、X、Y、Z為短周期元素，原子序數(shù)依次增加，且加和為21。YZ2分子的總電子數(shù)為奇數(shù)，常溫下為氣體。該化合物的熱重曲線如圖所示，在200℃以下熱分解時無刺激性氣體逸出。下列敘述正確的是(D)A．W、X、Y、Z的單質(zhì)常溫下均為氣體B．最高價氧化物的水化物的酸性：Y<XC．100～200℃階段熱分解失去4個W2ZD．500℃熱分解后生成固體化合物X2Z3【解析】化合物(YW4X5Z8·4W2Z)可用于電訊器材、高級玻璃的制造。W、X、Y、Z為短周期元素，原子序數(shù)依次增加，且加和為21。該化合物的熱重曲線如圖所示，在200℃以下熱分解時無刺激性氣體逸出，則說明失去的是水，即W為H，Z為O，YZ2分子的總電子數(shù)為奇數(shù)，常溫下為氣體，則Y為N，原子序數(shù)依次增加，且加和為21，則X為B。X(B)的單質(zhì)常溫下為固體，故A錯誤；根據(jù)非金屬性越強，其最高價氧化物的水化物酸性越強，則最高價氧化物的水化物酸性：X(H3BO3)＜Y(HNO3)，故B錯誤；根據(jù)前面已知200℃以下熱分解時無刺激性氣體逸出，則說明失去的是水，若100～200℃階段熱分解失去4個H2O，則質(zhì)量分數(shù)eq\f(14＋4＋11×5＋16×8,14＋4＋11×5＋16×8＋18×4)×100%≈73.6%，則說明不是失去4個H2O，故C錯誤；化合物(NH4B5O8·4H2O)在500℃熱分解后若生成固體化合物X2Z3(B2O3)，根據(jù)硼元素守恒，則得到關(guān)系式2NH4B5O8·4H2O～5B2O3，則固體化合物B2O3質(zhì)量分數(shù)為eq\f(11×2＋16×3×5,14＋4＋11×5＋16×8＋18×4×2)×100%≈64.1%，說明假設(shè)正確，故D正確；故選D。2.(2019·全國卷Ⅰ)采用熱重分析法測定硫酸鐵銨晶體樣品所含結(jié)晶水數(shù)，將樣品加熱到150℃時失掉1.5個結(jié)晶水，失重5.6%。硫酸鐵銨晶體的化學(xué)式為_NH4Fe(SO4)2·12H2O__?！窘馕觥渴е?.6%是質(zhì)量分數(shù)，設(shè)結(jié)晶水合物的化學(xué)式為NH4Fe(SO4)2·xH2O，由題意知eq\f(1.5×18,266＋18x)＝eq\f(5.6,100)，解得x≈12。命題角度2滴定有關(guān)計算3.(2022·河北選考)某研究小組為了更準確檢測香菇中添加劑亞硫酸鹽的含量，設(shè)計實驗如下：①三頸燒瓶中加入10.00g香菇樣品和400mL水；錐形瓶中加入125mL水、1mL淀粉溶液，并預(yù)加0.30mL0.01000mol·L－1的碘標準溶液，攪拌。②以0.2L·min－1流速通氮氣，再加入過量磷酸，加熱并保持微沸，同時用碘標準溶液滴定，至終點時滴定消耗了1.00mL碘標準溶液。③做空白實驗，消耗了0.10mL碘標準溶液。④用適量Na2SO3替代香菇樣品，重復(fù)上述步驟，測得SO2的平均回收率為95%。已知：Ka1(H3PO4)＝7.1×10－3，Ka1(H2SO3)＝1.3×10－2?；卮鹣铝袉栴}：(1)裝置圖中儀器a、b的名稱分別為_(球形)冷凝管__、_(恒壓)滴液漏斗__。(2)三頸燒瓶適宜的規(guī)格為_C__(填標號)。A．250mL B．500mLC．1000mL(3)解釋加入H3PO4，能夠生成SO2的原因：加入H3PO4后，溶液中存在化學(xué)平衡H2SO3SO2＋H2O，SO2的溶解度隨著溫度升高而減小，SO2逸出后，促進了化學(xué)平衡H2SO3SO2＋H2O向右移動。(4)滴定管在使用前需要_檢驗其是否漏水__、洗滌、潤洗；滴定終點時溶液的顏色為_藍色__；滴定反應(yīng)的離子方程式為I2＋SO2＋2H2O=2I－＋4H＋＋SOeq\o\al(2－,4)。(5)若先加磷酸再通氮氣，會使測定結(jié)果_偏低__(填“偏高”“偏低”或“無影響”)。(6)該樣品中亞硫酸鹽含量為_80.8__mg·kg－1(以SO2計，結(jié)果保留三位有效數(shù)字)?！窘馕觥坑深}中信息可知，檢測香菇中添加劑亞硫酸鹽的含量的原理是：用過量的磷酸與其中的亞硫酸鹽反應(yīng)生成SO2，用氮氣將SO2排入到錐形瓶中被水吸收，最后用碘標準溶液滴定，測出樣品中亞硫酸鹽含量。(1)根據(jù)儀器a、b的結(jié)構(gòu)可知，裝置圖中儀器a、b的名稱分別為球形冷凝管和(恒壓)滴液漏斗；(2)三頸燒瓶中加入10.00g香菇樣品和400mL水，向其中加入H3PO4的體積不超過10mL。在加熱時，三頸燒瓶中的液體不能超過其容積的eq\f(2,3)，因此，三頸燒瓶適宜的規(guī)格為1000mL，故選C；(3)雖然Ka1(H3PO4)＝7.1×10－3＜Ka1(H2SO3)＝1.3×10－2，但是H3PO4為難揮發(fā)性的酸，而H2SO3易分解為SO2和水，SO2的溶解度隨著溫度升高而減小，SO2逸出后，促進了化學(xué)平衡H2SO3SO2＋H2O向右移動，因此，加入H3PO4能夠生成SO2的原因是：加入H3PO4后，溶液中存在化學(xué)平衡H2SO3SO2＋H2O，SO2的溶解度隨著溫度升高而減小，SO2逸出后，促進了化學(xué)平衡H2SO3SO2＋H2O向右移動；(4)滴定管在使用前需要檢驗其是否漏水、洗滌、潤洗；滴定前，溶液中的碘被SO2還原為碘離子，溶液的顏色為無色，滴加終點時，過量的1滴或半滴標準碘液使淀粉溶液變?yōu)樗{色且半分鐘之內(nèi)不變色，因此，滴定終點時溶液為藍色；滴定反應(yīng)的離子方程式為I2＋SO2＋2H2O=2I－＋4H＋＋SOeq\o\al(2－,4)；(5)若先加磷酸再通氮氣，則不能將裝置中的空氣及時排出，有部分亞硫酸鹽和SO2被裝置中的氧氣氧化，碘的標準液的消耗量將減少，因此會使測定結(jié)果偏低；(6)實驗中SO2消耗的標準碘液的體積為0.30mL＋1.00mL＝1.30mL，減去空白實驗消耗的0.10mL，則實際消耗標準碘液的體積為1.20mL，根據(jù)反應(yīng)I2＋SO2＋2H2O=2I－＋4H＋＋SOeq\o\al(2－,4)可以計算出n(SO2)＝n(I2)＝1.20mL×10－3L·mL－1×0.01000mol·L－1＝1.20×10－5mol，由于SO2的平均回收率為95%，則實際生成的n(SO2)＝eq\f(1.20×10－5mol,0.95)≈1.263×10－5mol，則根據(jù)S元素守恒可知，該樣品中亞硫酸鹽含量為eq\f(1.263×10－5mol×64g·mol－1×1000mg·g－1,10.00g×10－3kg·g－1)≈80.8mg·kg－1。4.(2021·山東等級考節(jié)選)利用碘量法測定WCl6產(chǎn)品純度，實驗如下：(1)稱量：將足量CS2(易揮發(fā))加入干燥的稱量瓶中，蓋緊稱重為m1g；開蓋并計時1分鐘，蓋緊稱重為m2g；再開蓋加入待測樣品并計時1分鐘，蓋緊稱重為m3g，則樣品質(zhì)量為_(m3＋m1－2m2)__g(不考慮空氣中水蒸氣的干擾)。(2)滴定：先將WCl6轉(zhuǎn)化為可溶的Na2WO4，通過IOeq\o\al(－,3)離子交換柱發(fā)生反應(yīng)：WOeq\o\al(2－,4)＋Ba(IO3)2=BaWO4＋2IOeq\o\al(－,3)；交換結(jié)束后，向所得含IOeq\o\al(－,3)的溶液中加入適量酸化的KI溶液，發(fā)生反應(yīng)：IOeq\o\al(－,3)＋5I－＋6H＋=3I2＋3H2O；反應(yīng)完全后，用Na2S2O3標準溶液滴定，發(fā)生反應(yīng)：I2＋2S2Oeq\o\al(2－,3)=2I－＋S4Oeq\o\al(2－,6)。滴定達終點時消耗cmol·L－1的Na2S2O3溶液VmL，則樣品中WCl6(摩爾質(zhì)量為Mg·mol－1)的質(zhì)量分數(shù)為eq\f(cVM,120m3＋m1－2m2)%。稱量時，若加入待測樣品后，開蓋時間超過1分鐘，則滴定時消耗Na2S2O3溶液的體積將_不變__(填“偏大”“偏小”或“不變”)，樣品中WCl6質(zhì)量分數(shù)的測定值將_偏大__(填“偏大”“偏小”或“不變”)。【解析】(1)根據(jù)題意，稱量時加入足量的CS2，蓋緊稱重為m1g，由于CS2易揮發(fā)，開蓋時要揮發(fā)出來，稱量的質(zhì)量要減少，開蓋并計時1分鐘，蓋緊稱重m2g，則揮發(fā)出的CS2的質(zhì)量為(m1－m2)g，再開蓋加入待測樣品并計時1分鐘，又揮發(fā)出(m1－m2)g的CS2，蓋緊稱重為m3g，則樣品質(zhì)量為m3g＋2(m1－m2)g－m1g＝(m3＋m1－2m2)g；(2)滴定時，根據(jù)關(guān)系式：WOeq\o\al(2－,4)～2IOeq\o\al(－,3)～6I2～12S2Oeq\o\al(2－,3)，樣品中n(WCl6)＝n(WOeq\o\al(2－,4))＝eq\f(1,12)n(S2Oeq\o\al(2－,3))＝eq\f(1,12)cV×10－3mol，m(WCl6)＝eq\f(1,12)cV×10－3mol×Mg·mol－1＝eq\f(cVM,12000)g，則樣品中WCl6的質(zhì)量分數(shù)為eq\f(\f(cVM,12000)g,m3＋m1－2m2g)×100%＝eq\f(cVM,120m3＋m1－2m2)%；根據(jù)測定原理，稱量時，若加入待測樣品后，開蓋時間超過1分鐘，揮發(fā)的CS2的質(zhì)量增大，m3偏小，但WCl6的質(zhì)量不變，則滴定時消耗Na2S2O3溶液的體積將不變，樣品中WCl6質(zhì)量分數(shù)的測定值將偏大。知能對點1物質(zhì)組成、含量、熱重分析熱重分析是指在程序控制溫度下測量待測樣品的質(zhì)量與溫度變化關(guān)系的一種熱分析技術(shù)，用來研究材料的熱穩(wěn)定性和組分。晶體加熱時失重一般是先失水，再失非金屬氧化物。晶體中金屬仍在殘余固體中，失重最后一般剩余金屬氧化物，根據(jù)剩余物質(zhì)的質(zhì)量可進行相應(yīng)的計算和分析。(1)設(shè)晶體為1mol。(2)失重一般是先失水，再失非金屬氧化物。(3)計算每步的m剩余，eq\f(m剩余,m1mol晶體質(zhì)量)×100%＝固體殘留率。(4)晶體中金屬質(zhì)量不減少，仍在m剩余中。(5)失重最后一般為金屬氧化物，由質(zhì)量守恒得m(O)，由n(金屬)∶n(O)，即可求出失重后物質(zhì)的化學(xué)式。知能對點2滴定計算(1)明確一個中心：必須以“物質(zhì)的量”為中心——見量化摩，遇問設(shè)摩。(2)關(guān)系式法：表示兩種或多種物質(zhì)之間“物質(zhì)的量”關(guān)系的一種簡化式子。在多步反應(yīng)中，它可以把始態(tài)的反應(yīng)物與終態(tài)的生成物之間的“物質(zhì)的量”關(guān)系表示出來，把多步計算簡化成一步計算。①在進行多步反應(yīng)的計算時，要找出起始物與目標物之間的定量關(guān)系，一般的解題步驟：②多步反應(yīng)也可以利用原子守恒建立關(guān)系式。如工業(yè)制硝酸可利用生產(chǎn)過程中氮原子守恒直接建立NH3和硝酸的關(guān)系式：NH3eq\o(→,\s\up7(氮原子守恒))HNO3。③多步連續(xù)氧化還原反應(yīng)可以通過電子守恒建立關(guān)系式。(3)守恒法：守恒法是中學(xué)化學(xué)計算中的一種常用方法，它包括原子守恒、電荷守恒、電子守恒。它們都是抓住有關(guān)變化的始態(tài)和終態(tài)，淡化中間過程，利用某種不變量(如①某原子、離子或原子團不變；②溶液中陰、陽離子所帶電荷數(shù)相等；③氧化還原反應(yīng)中得失電子數(shù)相等)建立關(guān)系式，從而達到簡化過程，快速解題的目的。特別說明：①連續(xù)滴定：第一步滴定反應(yīng)生成的產(chǎn)物，還可以繼續(xù)參加第二步的滴定。根據(jù)第二步滴定的消耗量，可計算出第一步滴定的反應(yīng)物的量。②返滴定：第一步用的滴定劑是過量的，然后第二步再用另一物質(zhì)返滴定計算出過量的物質(zhì)。根據(jù)第一步加入的量減去第二步中過量的量，即可得出第一步所求物質(zhì)的物質(zhì)的量。命題角度1物質(zhì)組成、含量和熱重分析有關(guān)計算1.(2023·遼寧沈陽二模)化合物甲(ZX2Y4·nW2Y)是制藥工業(yè)和電池制造業(yè)等的原料，其組成元素W、X、Y、Z是原子序數(shù)依次增大的前四周期元素；其中W、X、Y為短周期主族元素，W是元素周期表中原子半徑最小的元素，X、Y同周期，且X原子和Y原子的最外層電子數(shù)之比為2∶3，W2X2Y4的電子數(shù)比Z原子的電子數(shù)多20，化合物甲在加熱分解過程中剩余固體的質(zhì)量隨溫度變化的曲線如圖所示。下列敘述中正確的是(B)A．第一電離能：X>W>ZB．若M點時所得產(chǎn)物化學(xué)式為ZX2Y4，則n為2C．M到N的過程中只有一種氣體生成D．W2X2Y4可由X2W6Y2與足量酸性KMnO4溶液反應(yīng)得到【解析】W是元素周期表中原子半徑最小的元素，則W為H元素；X、Y同周期元素，且X原子和Y原子的最外層電子數(shù)之比為2∶3，設(shè)X最外層電子數(shù)為2x，則Y的最外層電子數(shù)為3x，W2X2Y4的電子數(shù)比Z原子的電子數(shù)多20，若X、Y為第二周期元素，1×2＋(2x＋2)×2＋(3x＋2)×4－Z原子電子數(shù)＝20，當x＝1時，Z原子電子數(shù)＝10，為Ne元素，不符合題意，當x＝2時，Z的原子電子數(shù)＝26，為Fe元素，符合題意；若X、Y為第三周期元素，1×2＋(2x＋2＋8)×2＋(3x＋2＋8)×4－Z原子電子數(shù)＝20，不符合題意，故W為H，X為C，Y為O，Z為Fe?；衔锛诪镕eC2O4·nH2O。X為C，Z為Fe，W為H，H的1s軌道為半滿結(jié)構(gòu)，較穩(wěn)定，故第一電離能H>C，A錯誤；若M點時所得產(chǎn)物化學(xué)式為ZX2Y4，則FeC2O4的質(zhì)量為4.32g，物質(zhì)的量為0.03mol，固體受熱，由5.40g減少到4.32g，減少的水的物質(zhì)的量為(5.40g－4.32g)÷18g/mol＝0.06mol，ZX2Y4·nW2Y中n＝2，B正確；M點為FeC2O4，M到N的過程是FeC2O4分解的過程，固體質(zhì)量減少為4.32g－2.32g＝2g，減少的元素為碳元素和氧元素，根據(jù)元素守恒碳元素的物質(zhì)的量為0.06mol，減少的氧元素的物質(zhì)的量為(2g－0.06mol×12)÷16g/mol＝0.08mol，碳氧原子個數(shù)比為3∶4，故生成的含氧化合物為CO2和CO，C錯誤；X2W6Y2分子式為C2H6O2，同分異構(gòu)體有多種，可能為乙二醇，也可能為其他有機物，若為乙二醇，在酸性高錳酸鉀作用下，可生成乙二酸即草酸(H2C2O4)，若為其他有機物，則無法在酸性高錳酸鉀作用下生成乙二酸，D錯誤；故選B。2.(2023·河北邯鄲二模節(jié)選)某實驗小組對MgCl2·6H2O進行熱重曲線分析：(1)分析181℃時固體產(chǎn)物的化學(xué)式為_MgCl2·2H2O__。(2)寫出在300℃時生成固體產(chǎn)物(一種含鎂的堿式鹽)的化學(xué)方程式MgCl2·H2Oeq\o(=,\s\up7(高溫))Mg(OH)Cl＋HCl↑?！窘馕觥?1)203gMgCl2·6H2O的物質(zhì)的量為1mol，1molMgCl2的質(zhì)量為95g,181℃時固體產(chǎn)物為131g，則結(jié)晶水為131g－95g＝36g，含結(jié)晶水為2mol，則化學(xué)式為MgCl2·2H2O。(2)在300℃時生成固體產(chǎn)物(一種含鎂的堿式鹽)其質(zhì)量為76.5g，含1molMg2＋、1molOH－、1molCl－，則為Mg(OH)Cl,230℃時固體產(chǎn)物為113g，則結(jié)晶水為113g－95g＝18g，含結(jié)晶水為1mol，化學(xué)式為MgCl2·H2O，則300℃時生成固體產(chǎn)物的化學(xué)方程式為MgCl2·H2Oeq\o(=,\s\up7(高溫))Mg(OH)Cl＋HCl↑。命題角度2滴定有關(guān)計算3.(2023·浙江嘉興二模)三氯乙醛(CCl3CHO)是無色油狀液體，是制取農(nóng)藥的常用原料。某小組探究制備三氯乙醛的實驗裝置如圖所示(夾持、加熱裝置均略去)。已知：①制備原理：C2H5OH＋4Cl2→CCl3CHO＋5HCl(保持70℃左右)；②有關(guān)物質(zhì)的性質(zhì)：相對分子質(zhì)量熔點/℃沸點/℃溶解性密度/g·cm－3乙醇46－11778.5與水互溶0.789三氯乙醛147.5－57.597.8溶于水、乙醇1.51粗產(chǎn)品純度的測定：稱取5.00g粗產(chǎn)品溶于水配成100mL溶液，量取10.00mL于錐形瓶中，加入25.00mL0.1000mol·L－1碘標準溶液，再加入適量Na2CO3溶液。反應(yīng)完全后加適量鹽酸調(diào)節(jié)溶液的pH，立即用0.0200mol·L－1Na2S2O3溶液滴定至淡黃色，加入淀粉指示劑，繼續(xù)滴定至終點。重復(fù)上述操作3次，平均消耗Na2S2O3溶液20.00mL。(測定原理：CCl3CHO＋OH－=CHCl3＋HCOO－、HCOO－＋I2=H＋＋2I－＋CO2↑、I2＋2S2Oeq\o\al(2－,3)=2I－＋S4Oeq\o\al(2－,6))(1)選出正確的滴定操作并排序：檢查是否漏水→蒸餾水洗滌→Na2S2O3標準溶液潤洗滴定管→_d－f－a－c__→到達滴定終點，停止滴定，記錄讀數(shù)。a．調(diào)整管中液面至“0”或“0”刻度以下，記錄讀數(shù)b．調(diào)整管中液面，用膠頭滴管滴加標準液恰好到“0”刻度c．錐形瓶放于滴定管下，邊滴邊搖動錐形瓶，眼睛注視錐形瓶內(nèi)顏色變化d．裝入標準液至“0”刻度以上2～3mL，固定好滴定管e．錐形瓶放于滴定管下，邊滴邊搖動錐形瓶，眼睛注視滴定管內(nèi)液面變化f．如圖操作，排出滴定管尖嘴部分的氣泡g．如圖操作，排出滴定管尖嘴部分的氣泡(2)產(chǎn)品的純度是_67.85__%(計算結(jié)果保留2位小數(shù))【解析】(1)在測定過程中，滴定操作順序為：檢查是否漏水→蒸餾水洗滌→標準液潤洗滴定管→裝入Na2S2O3溶液至“0”刻度以上2～3mL，固定好滴定管→將滴定管尖向上彎曲，輕輕擠壓玻璃珠使滴定管的尖嘴部分充滿溶液至無氣泡→調(diào)整管中液面至“0”或“0”刻度以下，記錄讀數(shù)→錐形瓶放于滴定管下，邊搖邊滴定，眼睛注視錐形瓶內(nèi)顏色變化→到達滴定終點，停止滴定，記錄讀數(shù)，答案為：d－f－a－c；(2)根據(jù)滴定原理和I原子守恒，有：n(I2)總＝0.1000mol·L－1×25mL×10－3L·mL－1＝0.0025mol；根據(jù)I2＋2S2Oeq\o\al(2－,3)=2I－＋S4Oeq\o\al(2－,6)，可知I2～2S2Oeq\o\al(2－,3)，則與Na2S2O3溶液反應(yīng)消耗I2的物質(zhì)的量為eq\f(0.02mol·L－1×20×10－3L,2)＝0.0002mol；故與HCOO－反應(yīng)消耗的I2的物質(zhì)的量為25mL×0.1mol·L－1×10－3L·mL－1－0.0002mol＝0.0023mol；根據(jù)CCl3CHO＋OH－→CHCl3＋HCOO－、HCOO－＋I2=H＋＋2I－＋CO2↑，可得關(guān)系式：CCl3CHO～HCOO－～I2，則CCl3CHO的物質(zhì)的量為＝0.0023mol，故產(chǎn)品的純度＝eq\f(0.0023×147.5×10,5)×100%＝67.85%。4.(2023·湖南邵陽市二模)四氯化鈦(TiCl4，熔點：－25℃，沸點：136℃)是制備海