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- 2021-05-13 发布
课时作业(八)
1．(2019·北京)化学小组用如下方法测定经处理后的废水中苯酚的含量(废水中不含干扰测定的物质)。
Ⅰ.用已准确称量的KBrO3固体配制一定体积的a mol·L－1 KBrO3标准溶液；
Ⅱ.取V1 mL上述溶液，加入过量KBr，加H2SO4酸化，溶液颜色呈棕黄色；
Ⅲ.向Ⅱ所得溶液中加入V2 mL废水；
Ⅳ.向Ⅲ中加入过量KI；
Ⅴ.用b mol·L－1 Na2S2O3标准溶液滴定Ⅳ中溶液至浅黄色时，滴加2滴淀粉溶液，继续滴定至终点，共消耗Na2S2O3溶液V3 mL。
已知：I2＋2Na2S2O3===2NaI＋Na2S4O6
Na2S2O3和Na2S4O6溶液颜色均为无色
(1)Ⅰ中配制溶液用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、胶头滴管和________。
(2)Ⅱ中发生反应的离子方程式是____________________________________________。
(3)Ⅲ中发生反应的化学方程式是____________________________________________。
(4)Ⅳ中加KI前，溶液颜色须为黄色，原因是_______________________________________
________________________________________________________________________。
(5)KI与KBrO3物质的量关系为n(KI)≥6n(KBrO3)时，KI一定过量，理由是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(6)Ⅴ中滴定至终点的现象是_________________________________________________。
(7)废水中苯酚的含量为________________g·L－1(苯酚摩尔质量：94 g·mol－1)。
(8)由于Br2具有________性质，Ⅱ～Ⅳ中反应须在密闭容器中进行，否则会造成测定结果偏高。
答案 (1)容量瓶
(2)BrO3－＋5Br－＋6H＋===3Br2＋3H2O
(3)
(4)Br2过量，保证苯酚完全反应
(5)反应物用量存在关系：KBrO3～3Br2～6KI，若无苯酚时，消耗KI物质的量是KBrO3
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物质的量的6倍，因有苯酚消耗Br2，所以当n(KI)≥6n(KBrO3)时，KI一定过量
(6)最后一滴Na2S2O3溶液滴入后，溶液恰好蓝色消失，且半分钟内不变
(7)
(8)易挥发
解析 (1)配制标准溶液用到的玻璃仪器除了给出的三种仪器外，还有容量瓶。
(4)溶液为黄色说明仍有Br2存在，此时废水中的苯酚已完全反应。
(5)假设废水中没有苯酚，KBrO3和KBr反应生成的Br2完全和KI反应时，消耗KI的物质的量刚好是KBrO3的6倍。实际上苯酚一定会消耗一定量的Br2，所以当n(KI)∶n(KBrO3)＝6∶1时，KI就已经过量了。
(7)由KBrO3与KBr反应生成的Br2的物质的量的计算：
BrO3－＋5Br－＋6H＋ === 3Br2＋3H2O
1 mol 3 mol
a mol·L－1×V1×10－3 L 3aV1×10－3 mol
与废水反应后剩余的Br2的物质的量的计算：
Br2 ～ I2 ～ 2Na2S2O3
1 mol 2 mol
bV3×10－3 mol b mol·L－1×V3×10－3 L
与苯酚反应的Br2的物质的量为(3aV1×10－3－bV3×10－3)mol；
设废水中苯酚的物质的量为x，
～ 3Br2
1 mol 3 mol
x (3aV1－bV3)×10－3 mol
解得x＝(aV1－bV3)×10－3 mol，
所以废水中苯酚的含量为＝ g·L－1。
(8)当Br2挥发掉后，在Ⅴ步骤中消耗的Na2S2O3的量减少，即V3减小，导致测定结果偏高。
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2．(2019·天津)环己烯是重要的化工原料。其实验室制备流程如下：
回答下列问题：
Ⅰ.环己烯的制备与提纯
(1)原料环己醇中若含苯酚杂质，检验试剂为________，现象为____________________ ____________________________________________________。
(2)操作1的装置如图所示(加热和夹持装置已略去)。
①烧瓶A中进行的可逆反应化学方程式为________________________________________ ____________________________________________________________________________，
浓硫酸也可作该反应的催化剂，选择FeCl3·6H2O而不用浓硫酸的原因为________(填序号)。
a．浓硫酸易使原料炭化并产生SO2
b．FeCl3·6H2O污染小、可循环使用，符合绿色化学理念
c．同等条件下，用FeCl3·6H2O比浓硫酸的平衡转化率高
②仪器B的作用为__________________________________________________________。
(3)操作2用到的玻璃仪器是____________________________________________________。
(4)将操作3(蒸馏)的步骤补齐：安装蒸馏装置，加入待蒸馏的物质和沸石， ____________ _____________________________________，弃去前馏分，收集83 ℃的馏分。
Ⅱ.环己烯含量的测定
在一定条件下，向a g环己烯样品中加入定量制得的b mol Br2，与环己烯充分反应后，剩余的Br2与足量KI作用生成I2，用c mol·L－1的Na2S2O3标准溶液滴定，终点时消耗Na2S2O3标准溶液V mL(以上数据均已扣除干扰因素)。
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测定过程中，发生的反应如下：
②Br2＋2KI===I2＋2KBr
③I2＋2Na2S2O3===2NaI＋Na2S4O6
(5)滴定所用指示剂为________。样品中环己烯的质量分数为____________________(用字母表示)。
(6)下列情况会导致测定结果偏低的是________(填序号)。
a．样品中含有苯酚杂质
b．在测定过程中部分环己烯挥发
c．Na2S2O3标准溶液部分被氧化
答案 (1)FeCl3溶液 溶液显紫色
(2)①＋H2O a、b ②减少环己醇蒸出
(3)分液漏斗、烧杯
(4)通冷凝水，加热
(5)淀粉溶液
(6)b、c
解析 (1)苯酚遇到FeCl3溶液显紫色，FeCl3溶液常用于检验苯酚。
(2)①结合制备流程知，环己醇在FeCl3·6H2O的催化下，加热生成环己烯，故烧瓶A中进行的可逆反应为＋H2O。浓硫酸具有脱水性和强氧化性，能使原料环己醇炭化并产生SO2；使用FeCl3·6H2O污染小，符合绿色化学理念；催化剂只改变化学反应速率，不影响平衡转化率。②B为冷凝管，可以冷凝回流，减少环己醇蒸出。
(3)操作2是分液操作，用到的玻璃仪器有分液漏斗和烧杯。
(4)蒸馏操作时，加入待蒸馏的物质和沸石后，先通冷凝水，再加热，弃去前馏分，然后收集。
(5)用Na2S2O3标准溶液滴定I2时常用淀粉溶液作指示剂；依据测定过程的反应可知，与环己烯反应后剩余的n(Br2)＝n(I2)＝n(Na2S2O3)＝cV×10－3 mol，
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则与环己烯反应的n′(Br2)＝(b－cV×10－3) mol，则n()＝n′(Br2)＝(b－cV×10－3) mol，故样品中环己烯的质量分数为＝。
(6)a项，样品中含有苯酚杂质，苯酚能与Br2发生反应，消耗Br2的量增加，测定结果偏高；b项，测定过程中环己烯挥发，消耗Br2的量减少，测定结果偏低；c项，Na2S2O3标准液部分被氧化，则滴定过程中消耗Na2S2O3的量增多，计算出剩余的Br2的量偏多，则与环己烯反应的Br2的量偏少，测定结果偏低。
3．(2018·天津)烟道气中的NOx是主要的大气污染物之一，为了监测其含量，选用如下采样和检测方法。回答下列问题：
Ⅰ.采样
采样步骤：
①检验系统气密性；②加热器将烟道气加热至140 ℃；③打开抽气泵置换系统内空气；④采集无尘、干燥的气样；⑤关闭系统，停止采样。
(1)A中装有无碱玻璃棉，其作用为________。
(2)C中填充的干燥剂是(填序号)________。
a．碱石灰 b．无水CuSO4 c．P2O5
(3)用实验室常用仪器组装一套装置，其作用与D(装有碱液)相同，在虚线框中画出该装置的示意图，标明气体的流向及试剂。
(4)采样步骤②加热烟道气的目的是_____________________________________________。
Ⅱ.NOx含量的测定
将V L气样通入适量酸化的H2O2溶液中，使NOx完全被氧化为NO3－，加水稀释至100.00 mL。量取20.00 mL该溶液，加入V1 mL c1 mol·L－1 FeSO4标准溶液(过量)，充分反应后，用c2 mol·L－1 K2Cr2O7标准溶液滴定剩余的Fe2＋，终点时消耗V2 mL。
(5)NO被H2O2氧化为NO3－的离子方程式为_________________________________________
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________________________________________________________________________。
(6)滴定操作使用的玻璃仪器主要有______________________________________。
(7)滴定过程中发生下列反应：
3Fe2＋＋NO3－＋4H＋===NO↑＋3Fe3＋＋2H2O
Cr2O72－＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O
则气样中NOx折合成NO2的含量为________mg·m－3。
(8)判断下列情况对NOx含量测定结果的影响(填“偏高”“偏低”或“无影响”)
若缺少采样步骤③，会使测试结果________。
若FeSO4标准溶液部分变质，会使测定结果________。
答案 (1)除尘 (2)c
(3)
(4)防止NOx溶于冷凝水
(5)2NO＋3H2O2===2H＋＋2NO3－＋2H2O
(6)锥形瓶、酸式滴定管
(7)×104
(8)偏低 偏高
解析 (1)A的过程叫“过滤”，所以其中玻璃棉的作用是除去烟道气中的粉尘。
(2)碱石灰是碱性干燥剂，可能与NOx反应，所以不能使用；硫酸铜的吸水能力太差，一般不用作干燥剂，所以不能使用；五氧化二磷是酸性干燥剂，与NOx不反应，选项c正确。
(3)实验室通常用洗气瓶来吸收气体，与D相同应该在洗气瓶中加入强碱(氢氧化钠)溶液，答案为：。
(4)加热烟道气的目的是避免水蒸气冷凝后，NOx溶于水中。
(5)NO被H2O2氧化为硝酸，所以反应的离子方程式为：2NO＋3H2O2===2H＋＋2NO3－＋2H2O。
(6)滴定中使用酸式滴定管(本题中的试剂都只能使用酸式滴定管)和锥形瓶。
(7)用c2 mol·L－1 K2Cr2O7标准溶液滴定剩余的Fe2＋，终点时消耗V2 mL，此时加入的Cr2O72－为c2V2/1 000 mol；所以与Cr2O72－反应的Fe2＋为6c2V2/1 000 mol；则与硝酸根离子反应的Fe2＋为(c1V1/1 000－6c2V2/1 000)mol；所以硝酸根离子为(c1V1/1 000－6c2V2/1 000)/3 mol；根据氮元素守恒，硝酸根与NO2的物质的量相等。考虑到配制100 mL溶液取出来20 mL进行实验，所以NO2为5(c1V1/1 000－6c2V2/1 000)/3 mol，质量为46×5(c1V1/1 000－6c2V2/1 000)/3 g，即230(c1V1－6c2V2)/3 mg。这些NO2是V L气体中含有的，所以含量为230(c1V1
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－6c2V2)/3V mg·L－1，即为×104 mg·m－3。
(8)若缺少采样步骤③，装置中有空气，则实际测定的是烟道气和空气混合气体中NOx的含量，测定结果偏低；若FeSO4标准溶液部分变质，是部分Fe2＋被空气中的氧气氧化，计算时仍然认为这部分被氧化的Fe2＋是被硝酸根离子氧化的，所以测定结果偏高。
4．乳酸亚铁晶体{[CH3CH(OH)COO]2Fe·3H2O}是一种很好的食品铁强化剂，易溶于水，吸收效果比无机铁好，可由乳酸与FeCO3反应制得：
2CH3CH(OH)COOH＋FeCO3＋2H2O―→[CH3CH(OH)COO]2Fe·3H2O＋CO2↑。
Ⅰ.制备碳酸亚铁
装置如下图所示。
(1)C的名称是________。
(2)清洗仪器，检查装置气密性。A中加入盐酸，B中加入铁粉，C中加入NH4HCO3溶液。为顺利达成实验目的，上述装置中活塞的打开和关闭顺序：关闭活塞________，打开活塞________；加入足量盐酸后，关闭活塞1，反应一段时间后，关闭活塞________，打开活塞________。C中发生的反应的离子方程式为___________________________________。
Ⅱ.制备乳酸亚铁晶体
将制得的FeCO3加入乳酸溶液中，加入少量铁粉，在75 ℃下搅拌使之充分反应。然后再加入适量乳酸。
(3)加入少量铁粉的作用是_________________________________________________。
从所得溶液中获得乳酸亚铁晶体所需的实验操作是隔绝空气低温蒸发，________________、干燥。
Ⅲ.乳酸亚铁晶体纯度的测量
(4)若用KMnO4滴定法测定样品中Fe2＋的含量进而计算纯度时，发现结果总是大于100%，其原因可能是_____________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)经查阅文献后，改用Ce(SO4)2标准溶液滴定进行测定。反应中Ce4＋的还原产物为Ce3＋。测定时，先称取5.760 g样品，溶解后进行必要处理，用容量瓶配制成250 mL溶液，每次取25.00 mL，用0.100 0 mol·L－1 Ce(SO4)2标准溶液滴定至终点，记录数据如下表。
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滴定
次数
0.100 0 mol·L－1 Ce(SO4)2标准溶液体积/mL
滴定前读数
滴定后读数
1
0.10
19.85
2
0.12
21.32
3
1.05
20.70
则产品中乳酸亚铁晶体的纯度为________(以质量分数表示)。
答案 (1)三颈烧瓶
(2)2 1、3 3 2 Fe2＋＋2HCO3－===FeCO3↓＋CO2↑＋H2O
(3)防止FeCO3与乳酸反应产生的Fe2＋被氧化 冷却结晶、过滤、洗涤
(4)乳酸根中羟基(—OH)也能被酸性高锰酸钾溶液氧化
(5)98.5%
解析 (2)实验目的是制备碳酸亚铁，Fe2＋容易被氧气氧化成Fe3＋，因此先排除装置中空气，即关闭活塞2，打开活塞1和3，加入足量盐酸后，关闭活塞1，反应一段时间后，关闭活塞3，打开活塞2，利用压强，把B中溶液压入C中，发生反应Fe2＋＋2HCO3－===FeCO3↓＋CO2↑＋H2O。
(5)三次消耗Ce(SO4)2的体积分别为19.75 mL、21.20 mL、19.65 mL，第二次消耗的体积与另外两次消耗的体积差别大，舍去，因此平均消耗的Ce(SO4)2的体积为(19.75＋19.65) mL÷2＝19.70 mL，根据得失电子守恒可得关系式Ce4＋～Fe2＋，则n(Fe2＋)＝0.100 0 mol·L－1×19.70×10－3 L×＝1.97×10－2 mol，即样品的纯度为×100%＝98.5%。
5．某学习小组在实验室中利用如图装置(夹持装置略去)测定某铁硫化物(FexSy)的组成，并探究反应后D装置所得溶液中含硫化合物的组成。
实验步骤：
步骤Ⅰ：如图连接装置，检查装置气密性，装入药品。
步骤Ⅱ：旋开分液漏斗活塞与旋塞，并点燃酒精喷灯。
步骤Ⅲ：当硬质玻璃管中固体质量不再改变时，停止加热，继续向烧瓶中滴水一段时间。
步骤Ⅳ：实验结束后，将D中所得溶液加水配制成250 mL溶液。
……
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请回答下列问题：
(1)步骤Ⅲ中，停止加热后还需继续向烧瓶中滴水一段时间，其目的为________________________________________________________________________。
(2)在C、D装置之间不需要防倒吸装置的理由是___________________________________
________________________________________________________________________。
(3)步骤Ⅳ中配制溶液时所需的玻璃仪器除玻璃棒和烧杯外，还有__________________ ______________________________________________________。
(4)取25.00 mL步骤Ⅳ中所配溶液，加入足量的双氧水，再加入足量盐酸酸化的BaCl2溶液，将所得沉淀过滤、洗涤、干燥，称其质量为4.66 g。则FexSy的化学式为________。
(5)有同学认为可将装置D改为装有足量碱石灰的干燥管，通过测定反应前后干燥管的增重来计算硫元素的含量。你认为此方案是否合理？________(填“是”或“否”)，原因为________________________________________________________________________。
(6)反应后D装置所得溶液中除含有Na2SO4外，还可能含有Na2SO3。现用滴定法测定溶液中Na2SO3的含量。可供选择的试剂：①0.100 0 mol·L－1 KMnO4酸性溶液；②0.100 0 mol·L－1 H2O2溶液；③0.100 0 mol·L－1 KI－淀粉溶液；④0.100 0 mol·L－1 BaCl2溶液；⑤0.100 0 mol·L－1 HCl溶液。
①所选试剂应装在________(填“酸式”或“碱式”)滴定管中。
②所利用的反应原理为________________________________________________________
________________________________________________________________________(用离子方程式表示)。
答案 (1)继续生成O2，驱赶装置内残留的SO2，使生成的SO2全部被NaOH溶液吸收
(2)SO2中含不溶于NaOH溶液的O2
(3)250 mL容量瓶、胶头滴管
(4)FeS2
(5)否 部分SO2被氧化；空气中的CO2和水蒸气可能使干燥管增重偏大
(6)①酸式 ②2MnO4－＋5SO32－＋6H＋===5SO42－＋2Mn2＋＋3H2O
解析 A装置中产生足量的氧气经干燥后，进入C装置与FexSy在加热条件下反应，生成硫的氧化物，进入D装置被氢氧化钠吸收。
(4)n(BaSO4)＝＝0.02 mol，根据硫元素守恒，250 mL溶液中n(S)＝0.2 mol，故12.0 g FexSy中n(S)＝0.2 mol，m(S)＝6.4 g，m(Fe)＝12.0 g－6.4 g＝5.6 g，n(Fe)＝0.1 mol，所以x∶y＝1∶2，故FexSy的化学式为FeS2。
(6)要用滴定法测定溶液中Na2SO3的含量，即利用Na2SO3的还原性，故选一个氧化剂，还要有颜色的变化来判断反应的终点，所以只能选择0.100 0 mol·L－1 KMnO4酸性溶液。
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6．醋酸亚铬水合物[Cr(CH3COO)2]2·2H2O是一种氧气吸收剂，为红棕色晶体，易被氧化，微溶于乙醇，不溶于水和乙醚(乙醚与水不互溶，是易挥发的有机溶剂)。其制备装置如图，制备步骤如下：
①检查装置气密性后，往三颈烧瓶中依次加入过量锌粒、适量CrCl3溶液。
②关闭K2、打开K1，旋开分液漏斗的旋塞并控制好滴速。
③待三颈烧瓶内的溶液由深绿色(Cr3＋)变为亮蓝色(Cr2＋)时，把溶液转移到装置乙中，当出现大量红棕色晶体时，关闭分液漏斗的旋塞。
④将装置乙中混合物快速过滤、洗涤和干燥，称量得到2.76 g [Cr(CH3COO)2]2·2H2O。
(1)装置甲中连通管a的作用是__________________________________________________。
(2)三颈烧瓶中的Zn除了与盐酸生成H2外，发生的另一个反应的离子方程式为________________________________________________________________________。
(3)实现步骤③中溶液自动转移至装置乙中的实验操作为________________________。
(4)装置丙中导管口水封的目的是______________________________________________。
(5)洗涤产品时，为了去除可溶性杂质和水分，下列试剂的正确使用顺序是________(填字母)。
a．乙醚 b．冷的去氧蒸馏水 c．无水乙醇
(6)若实验所取用的CrCl3溶液中含溶质3.17 g，则[Cr(CH3COO)2]2·2H2O(相对分子质量为376)的产率是________(结果保留三位有效数字)。
(7)一定条件下，[Cr(CH3COO)2]2·2H2O受热得到CO和CO2的混合气体，请设计实验检验这两种气体的存在：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)使分液漏斗中的液体顺利流下
(2)Zn＋2Cr3＋===2Cr2＋＋Zn2＋
(3)关闭K1，打开K2
(4)防止空气进入装置乙氧化二价铬
(5)b、c、a
(6)73.4%
(7)混合气体通入澄清石灰水，变浑浊，说明混合气体中含有CO2
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；混合气体通入灼热的CuO，固体颜色由黑色变红色，说明混合气体中有CO
解析 (1)a管的存在使得三颈烧瓶和分液漏斗中压强一致，能保证分液漏斗中的液体顺利流下。
(2)Zn是一种活泼金属，能与加入的Cr3＋发生反应生成Cr2＋和Zn2＋。
(3)将K1关闭、打开K2后，三颈烧瓶中继续产生气体而导致内部压强增大，使得三颈烧瓶中的液体被压入乙中。
(4)由于Cr2＋具有还原性，将导管末端水封的目的是防止空气进入到乙中将Cr2＋氧化。
(5)洗涤产品时，先用冷的去氧蒸馏水将易溶于水的物质洗掉，再用乙醇洗去水，最后用乙醚洗涤乙醇。
(6)溶液中含有n(CrCl3)＝＝0.02 mol，理论上制得0.01 mol [Cr(CH3COO)2]2·2H2O，故产率＝×100%＝73.4%。
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