第十章　微題型94　定量實驗-物質的組成、含量和產率計算

微題型94定量實驗——物質的組成、含量和產率計算1．為測定人體血液中Ca2＋的含量，設計了如下方案，有關反應的化學方程式為2KMnO4＋5H2C2O4＋3H2SO4=K2SO4＋2MnSO4＋10CO2↑＋8H2O。若血液樣品為15mL，滴定生成的草酸消耗1mmol·L－1的KMnO4溶液15.0mL，則這種血液樣品中含鈣量為()血液樣品eq\o(→,\s\up7(稀釋))試樣eq\o(→,\s\up7(NH42C2O4),\s\do5(過濾，洗滌))CaC2O4eq\o(→,\s\up7(稀硫酸))H2C2O4eq\o(→,\s\up7(用H2SO4酸化的KMnO4溶液滴定))記錄數據A．2.5mmol·L－1 B．1mmol·L－1C．0.3mmol·L－1 D．3.5mmol·L－1答案A解析根據反應2KMnO4＋5H2C2O4＋3H2SO4=K2SO4＋2MnSO4＋10CO2↑＋8H2O和1molCaC2O4生成1molH2C2O4，可得2KMnO4～5Ca2＋，故含鈣量為eq\f(1mmol·L－1×15.0×10－3L×5,15×10－3L×2)＝2.5mmol·L－1。2．優(yōu)氯凈(二氯異氰尿酸鈉)是一種適用范圍廣，高效的殺菌消毒劑。常溫下為白色固體，難溶于冷水。實驗室常用高濃度的NaClO溶液和eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(CNO))3H3固體，在10℃時反應制備二氯異氰尿酸鈉，實驗裝置如圖所示(部分夾持裝置略)。已知：2NaClO＋(CNO)3H3=(CNO)3Cl2Na＋NaOH＋H2O回答下列問題：(1)儀器a的名稱為________________。(2)裝置A中發(fā)生反應的離子方程式為__________________________________________________________________________________________________________________________。(3)待裝置B中出現(xiàn)________________________現(xiàn)象時，可由三頸燒瓶上口加入(CNO)3H3固體；反應過程中仍需不斷通入Cl2的理由是________________________________________________________________________________________________________________________。(4)反應結束后，裝置B中的濁液經________、________、干燥得粗產品。上述裝置存在一處缺陷會導致裝置B中NaOH利用率降低，改進的方法是___________________________________________________________________________________________________________。(5)有效氯含量是判斷產品質量的標準。實驗通過下列方法測定有效氯含量。原理為C3N3O3Cleq\o\al(－,2)＋H＋＋2H2O=C3H3N3O3＋2HClO、HClO＋2I－＋H＋=I2＋Cl－＋H2O、I2＋2S2Oeq\o\al(2－,3)=S4Oeq\o\al(2－,6)＋2I－。準確稱取1.1200g樣品，配成250.0mL溶液；取25.00mL上述溶液于碘量瓶中，加入適量稀硫酸和過量KI溶液，密封在暗處靜置5min；用0.1000mol·L－1Na2S2O3標準溶液滴定至溶液呈微黃色，加入淀粉指示劑繼續(xù)滴定至終點，消耗Na2S2O3溶液20.00mL。①該樣品的有效氯為________(有效氯＝eq\f(測定中轉化為HClO的氯元素質量×2,樣品的質量)×100%，保留三位有效數字)。②若在檢測中加入稀硫酸的量過少，將導致樣品的有效氯測定值________(填“偏高”或“偏低”)。答案(1)恒壓滴液漏斗(2)ClOeq\o\al(－,3)＋5Cl－＋6H＋=3Cl2↑＋3H2O(3)液面上方有黃綠色氣體使反應生成的NaOH再次生成NaClO，提高原料的利用率(4)過濾冰水洗滌在裝置A、B之間加裝盛有飽和食鹽水的洗氣瓶(5)①63.4%②偏低解析(3)B主要是NaOH溶液與氯氣反應生成次氯酸鈉，當裝置B中出現(xiàn)液面上方有黃綠色氣體時，說明NaOH反應完全，生成較多的次氯酸鈉，可由三頸燒瓶上口加入(CNO)3H3固體，根據化學方程式2NaClO＋(CNO)3H3=(CNO)3Cl2Na＋NaOH＋H2O，反應中不斷生成NaOH，因此反應過程中仍需不斷通入Cl2使反應生成的NaOH再次生成NaClO，提高原料的利用率。(4)為防止二氯異氰尿酸鈉溶于水，又根據二氯異氰尿酸鈉難溶于冷水，因此裝置B中的濁液經過濾、冰水洗滌、干燥得粗產品。揮發(fā)出的HCl和NaOH反應，導致裝置B中NaOH利用率降低，因此改進的方法是在裝置A、B之間加裝盛有飽和食鹽水的洗氣瓶。(5)①根據已知的化學方程式，得關系式：HClO～I2～2S2Oeq\o\al(2－,3)，得到n(HClO)＝eq\f(1,2)×0.1000mol·L－1×20.00×10－3L＝10－3mol，該樣品的有效氯為eq\f(10－3mol×35.5g·mol－1×\f(250.0mL,25.00mL)×2,1.1200g)×100%≈63.4%。②若在檢測中加入稀硫酸的量過少，導致生成的HClO、I2偏少，消耗的Na2S2O3標準溶液體積偏小，導致樣品的有效氯測定值偏低。3．某學習小組利用如圖裝置(夾持裝置略去)測定某鐵硫化物(FexSy)的組成。[實驗步驟](1)組裝儀器：上述四個裝置的正確連接順序為________(填字母)。(2)檢査裝置氣密性：操作方法為_____________________________________________________________________________________________________________________________。(3)加入藥品，開始實驗：應先__________________________________________________，一段時間后再__________________________________________________________________。(4)停止反應：當硬質玻璃管中固體質量不再改變時，停止加熱，繼續(xù)通入一段時間O2的目的是________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(5)測定S元素的質量：將B中所得溶液加水配制成250mL溶液，取25.00mL所配溶液，加入足量的雙氧水，再加入足量鹽酸酸化的BaCl2溶液，將所得沉淀過濾、洗滌、干燥，稱其質量為2.33g。之前所取鐵硫化物的質量為6g，則FexSy的化學式為________。[實驗反思與再探究](6)有同學認為步驟(5)可以設計為：取25.00mL所配溶液，加入足量的BaCl2溶液，將所得沉淀過濾、洗滌、干燥，稱得BaSO3沉淀的質量。你認為此方案是否合理________(填“是”或“否”)，理由是_____________________________________________________________________________________________________________________________________________。(7)有同學為了繼續(xù)探究反應后硬質玻璃管中固體的成分，他將固體取出，完全溶于稀硫酸中，再向溶液中加入K3[Fe(CN)6]溶液，未觀察到明顯現(xiàn)象，則硬質玻璃管中所發(fā)生反應的化學方程式為______________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案(1)ADCB(2)(用帶止水夾的膠管)封住B的出氣口，(保證分液漏斗不斷水的情況下)從分液漏斗向燒瓶加水；若某時水不再流下，則裝置的氣密性良好(3)打開分液漏斗旋塞(或制氧氣)點燃酒精噴燈(或加熱)(4)使生成的SO2全部被NaOH溶液吸收(5)FeS2(6)否SOeq\o\al(2－,3)可能被氧化(7)4FeS2＋11O2eq\o(=,\s\up7(高溫))2Fe2O3＋8SO2解析該實驗的目的是測定某鐵硫化物(FexSy)的組成。觀察所給裝置，A為產生氧氣的裝置，氧氣進入C與鐵硫化物反應生成二氧化硫，B的作用即為吸收二氧化硫，計算硫的質量，得出鐵硫化物(FexSy)的組成。(1)氧氣進入C前先除去水蒸氣，再與鐵硫化物反應生成二氧化硫，通過計算硫的質量，得出鐵硫化物(FexSy)的組成。題給四個裝置的正確連接順序為ADCB。(4)因為本實驗的關鍵是準確測得硫的質量，故繼續(xù)通入一段時間O2的目的是使生成的SO2全部被NaOH溶液吸收。(5)所得沉淀為BaSO4，為2.33g，即0.01mol。故250mL溶液中n(S)＝0.1mol,6g鐵硫化物中S的質量為3.2g，則Fe的質量為2.8g，即0.05mol，故x∶y＝1∶2，則FexSy的化學式為FeS2。(7)由題意知，溶液中沒有Fe2＋，則鐵應被氧化成＋3價，為Fe2O3，故硬質玻璃管中發(fā)生反應的化學方程式為4FeS2＋11O2eq\o(=,\s\up7(高溫))2Fe2O3＋8SO2。4．氫化鋁鋰(LiAlH4)是有機合成中的重要還原劑。某課題組設計實驗制備氫化鋁鋰并測定其純度。已知：氫化鋁鋰、氫化鋰遇水都劇烈反應并產生同一種氣體。Ⅰ.制備氫化鋰選擇圖1中的裝置制備氫化鋰(有些裝置可重復使用)：(1)裝置的連接順序(從左至右)為A→________________。(2)檢查好裝置的氣密性，點燃酒精燈前需進行的實驗操作是___________________________。(3)寫出制備氫化鋰的化學方程式：_______________________________________________________________________________________________________________________________。Ⅱ.制備氫化鋁鋰1947年，Schlesinger、Bond和Finholt首次制得氫化鋁鋰，其方法是使氫化鋰與無水三氯化鋁按一定比例在乙醚中混合，攪拌，充分反應后，經一系列操作得到LiAlH4晶體。(4)寫出氫化鋰與無水三氯化鋁反應的化學方程式：__________________________________。Ⅲ.測定氫化鋁鋰產品(不含氫化鋰)的純度(5)按圖2裝配儀器、檢查裝置氣密性并裝好藥品(Y形管中的蒸餾水足量，為了避免氫化鋁鋰遇水發(fā)生爆炸，蒸餾水中需摻入四氫呋喃作稀釋劑)，啟動反應的操作是________________。讀數之前，上下移動量氣管右側的容器，使量氣管左、右兩側的液面在同一水平面上，其目的是___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(6)在標準狀況下，反應前量氣管讀數為V1mL，反應完畢并冷卻之后，量氣管讀數為V2mL。該樣品的純度為________(用含a、V1、V2的代數式表示)。如果起始讀數時俯視刻度線，測得的結果將________(填“偏高”“偏低”或“無影響”)。答案(1)D→B→C→B→E(2)打開裝置A中分液漏斗的活塞，一段時間后，用小試管在裝置E的水槽中收集氣體并驗純(3)2Li＋H2eq\o(=,\s\up7(△))2LiH(4)4LiH＋AlCl3=LiAlH4＋3LiCl(5)傾斜Y形管，將蒸餾水(摻入四氫呋喃)全部注入ag產品中確保量氣管內氣體的壓強與大氣壓強相等，減少實驗誤差(6)eq\f(19V2－V1,448a)%偏高解析(1)氫化鋰遇水能夠劇烈反應，因此生成的氫氣需要干燥，并除去其中混有的H2S，因此需要先通過氫氧化鈉溶液除去硫化氫氣體，再通過濃硫酸干燥，然后在裝置C中發(fā)生反應生成氫化鋰，為防止水蒸氣進入裝置C，后面需要接干燥裝置B，最后用排水集氣法收集未反應的氫氣，裝置的連接順序(從左至右)為A→D→B→C→B→E。(2)檢查好裝置的氣密性，點燃酒精燈前需要首先制備氫氣，并檢驗氫氣的純度。(6)氫化鋁鋰遇水