1、实验题 目前流行的关于生命起源假设的理论认为,生命起源于约40亿年前的古洋底的热液环境。这种环境系统中普遍存在铁硫簇结构,如Fe2S2、Fe4S4、Fe8S7等,这些铁硫簇结构参与了生命起源的相关反应。某化学兴趣小组在研究某铁硫簇结构的组成时,设计了下列实验。
【实验Ⅰ】 硫的质量确定:

按图连接装置,检查好装置的气密性后,在硬质玻璃管A中放入1.0 g铁硫簇结构(含有部分不反应的杂质),在试管B中加入50 mL 0.1 mol·L-1的酸性KMnO4溶液,在试管C中加入品红溶液。通入空气并加热,发现固体逐渐转变为红棕色。待固体完全转化后将B中溶液转移至250 mL容量瓶,洗涤试管B后定容。取25.00 mL该溶液用0.01 mol·L-1的草酸(H2C2O4)进行测定剩余KMnO4溶液浓度的滴定。记录数据如下:
滴定次数
| 待测溶液 体积/mL
| 草酸溶液体积/mL
|
滴定前刻度
| 滴定后刻度
|
1
| 25.00
| 1.50
| 23.70
|
2
| 25.00
| 1.02
| 26.03
|
3
| 25.00
| 0.00
| 24.99
|
相关反应:①2Mn
+2H2O+5SO2
2Mn2++5S
+4H+
②2Mn
+6H++5H2C2O4
2Mn2++10CO2↑+8H2O
【实验Ⅱ】 铁的质量确定:
将实验Ⅰ硬质玻璃管A中的残留固体加入稀盐酸中,充分搅拌后过滤,在滤液中加入足量的NaOH溶液,过滤后取滤渣,经充分灼烧得0.6 g固体。
试回答下列问题:
(1)检查“实验Ⅰ”中装置气密性的方法是?。
(2)滴定终点的判断方法是?。
(3)试管C中品红溶液的作用是?。
有同学提出,撤去C装置,对实验没有影响,你的看法是 (选填“同意”或“不同意”),理由是?。
(4)根据实验Ⅰ和实验Ⅱ中的数据可确定该铁硫簇结构的化学式为?。
【问题探究】 滴定过程中,细心的小明发现该KMnO4颜色褪去的速率较平常滴定时要快得多。为研究快的原因,甲同学继续进行了下列实验,实验数据如下表:
编号
| 温度/℃
| 酸化的H2C2O4 溶液/mL
| KMnO4 溶液/mL
| 溶液褪 色时间/s
|
1
| 25
| 5.0
| 2.0
| 40
|
2
| 25
| 5.0(另加少量可溶 于水的MnSO4粉末)
| 2.0
| 4
|
3
| 60
| 5.0
| 2.0
| 25
|
?
(5)分析上述数据,滴定过程中反应速率较快的一种可能原因是?。
参考答案:(1)在试管C中加入少量水,关闭活塞,用手捂住硬质玻璃管A(或用酒精灯微热),C中有气泡产生,松开手(或撤去酒精灯),有水进入导气管并形成一段水柱,证明气密性良好
(2)当滴入最后一滴草酸溶液时,锥形瓶中溶液紫红色立即变为无色,且半分钟不变色
(3)验证SO2是否被酸性KMnO4溶液完全吸收
同意 B中溶液不褪色,即可证明SO2已被酸性KMnO4溶液完全吸收
(4)Fe3S4
(5)生成的Mn2+对反应起到催化作用(或反应放热使温度升高,加快反应速率)
本题解析:(4)第1次H2C2O4溶液体积误差较大,舍去。第2、3次取平均值。V(H2C2O4)="25.00" mL。与H2C2O4反应的KMnO4的物质的量为:0.01 mol·L-1×0.025 L×
×10="0.001" mol,与SO2反应的KMnO4的物质的量为:0.05 L×0.1 mol·L-1-0.001 mol="0.004" mol,n(SO2)="0.004" mol×2.5="0.01" mol,n(S)="0.01" mol×32 g·mol-1="0.32" g;0.6 g固体为Fe2O3,n(Fe)=
×2 mol="0.007" 5 mol,m(Fe)="0.007" 5 mol×56 g·mol-1="0.42" g;
=
=
,所以该铁硫簇结构的化学式为Fe3S4。(5)1、2对比,增加Mn2+,反应速率加快;1、3对比,温度升高,反应速率加快。
本题难度:一般
2、实验题 14、用已知浓度的盐酸滴定未知浓度的氢氧化钠溶液时,下列实验操作会引起测定结果偏高的是:
①用天平称量NaOH固体时,将NaOH放在右盘,砝码放在左盘,并移动游码使之平衡。
②滴定前有气泡,滴定终点无气泡。
③用蒸馏水洗净锥形瓶后盛入待测NaOH溶液进行滴定。
④用蒸馏水洗净酸滴定管后盛入标准盐酸进行滴定。
⑤滴定终点读取酸滴定管数据时,仰视刻度线。
参考答案:B
本题解析:误差的分析的决定式是C碱=(C酸×V酸)/v碱
①物码倒置,相当于称量的氢氧化钠少了,浓度自然偏低 ②滴定前有气泡,滴定终点无气泡,相当于酸用多了,所以浓度偏大 ③相当于稀释了氢氧化钠,浓度偏低④相当于把标准酸稀释了,结果,用的酸的体积就会偏大,所以,浓度偏大⑤仰视,会把读书看大,所以偏大。故选B。
点评:掌握规律,只要记住,无论如何稀释,被滴定物质的总量不变,所以相应使用的滴定剂的量也不会变化。问题便很简单了。
本题难度:一般
3、实验题 (13分)在标准状况下,将224LHCl气体溶于635mL水中(水的密度为1 g/cm3)
所得盐酸的密度为1.18g/cm3,回答下列问题:
(1)该盐酸溶液的质量分数为?;该盐酸溶液的物质的量浓度为?。
(2)实验室利用该盐酸来配制250mL0.5mol/L的稀盐酸,从下列用品中选出实验所需要的仪器或用品______________(填序号)
a
.胶头滴管?b.10mL量筒?c.20mL量筒 ?d. 100mL容量瓶?
e.玻璃棒?f.1000mL容量瓶? g.广口瓶 ?h.托盘天平
除选用上述仪器外,尚缺少的仪器或用品是__? ______。需取用原盐酸?mL。
(3)下列操作对所配溶液的浓度有何影响?(答偏高、偏低、无影响)
①转移一次后,将洗涤烧杯的残液倒入废液缸中:?。
②定容时仰视容量瓶:?。
③定容后,加盖倒转摇匀后观察,发现液面低于刻度线:?
?。
参考答案:(13分)
(1)36.5% ;11.8 mol/L
(2)a、c、e;烧杯,250mL容量瓶?10.6mL?
(3)①?偏低?
②偏低?③?无影响
本题解析:略
本题难度:一般
4、填空题 现对0.1 mol/L的纯碱溶液进行相关研究。
(1)用pH试纸测定该溶液的pH,其正确的操作?
?。
(2)纯碱溶液呈碱性的原因是(用离子方程式表示)??。
(3)某同学认为该溶液中Na2CO3的水解是微弱的,发生水解的CO32—离子不超过其总量的10%。请你设计实验证明该同学的观点是否正确。?
?。
(4)某同学根据所学知识对溶液进行分
析,写出了以下四个关系式。请你判断:在正确的关系式后面打“
”,在错误的后面写出正确的关系式。
① c()=?2[c(2-3 )+c(HCO-3 ) ]:?;
② c()+c(H+)= ?2?c(2-3 )+c(HCO-3 )+c(OH-):?;
③ c(OH-)=?c(H+)+c(HCO-3 ) +c():?;
④ c()>c(2-3 )>c(OH-)>c(HCO-3 ) :?。
参考答案:(1)把小块pH试纸放在表面皿(或玻璃片)上,用玻璃棒蘸取待测液点在试纸的中部,待试纸变色后,与标准比色卡对比确定溶液的pH 值(2分)
(2)CO32-+H2O
HCO3-+OH-(2分)
(3)用pH试纸(或pH计)测常温下0.1 mol/L纯碱溶液的pH,若pH<12,则该同学的观点正确;若pH>12,则该同学的观点不正确。(2分)
(4)①c() ="==?" 2[c(2-3 )+c(HCO-3 ) +c()]?(1分)?②
(1分)
③c(OH-) === c(H+)+c(HCO-3 ) +2c()?(1分)?④
(1分)
本题解析:略
本题难度:简单
5、实验题 (14分)滴定法是化学研究中常用的定量实验方法。
⑴某化学兴趣小组用已知浓度的硫酸滴定未知浓度的氢氧化钠溶液测定其浓度。
①实验中应选用的指示剂为?。
②下列操作导致测定结果偏高的有?。
a.酸式滴定管用蒸馏水润洗后未用硫酸润洗
b.锥形瓶用蒸馏水润洗后未用待测氢氧化钠溶液润洗
c.酸式滴定管滴定前尖嘴处有气泡,滴定后气泡消失
⑵莫乐法是一种沉淀滴定法.测定某溶液的的c(Cl-),以K2CrO4为指示剂,用标准硝酸银溶液滴定待测液[Ksp(AgCl)=1.56×10-10, Ksp(Ag2CrO4)=1.10×10-12,Ag2CrO4为砖红色]
①滴定终点的现象是?。
②该滴定适宜的pH范围是6.5~10.5,若溶液中有铵盐存在,c(NH4+)<0.05mol/L时,应将溶液的pH控制在6.5~7.2,。下列有关说法你认为正确的有?。
a.若溶液pH<6.5,则平衡Cr2O72-+H2O
2CrO42-+2H+左移,导致滴定终点滞后。
b.若溶液中有铵盐存在,当pH>7.2时,则因可能生成[Ag(NH3)2]+,导致终点滞后。
c.滴定时应剧烈摇动,促使被AgCl沉淀吸附的Cl-及时释放出来,防止滴定终点滞后。
⑶氧化还原滴定是水环境监测的常用方法可用于测定废水中的化学耗氧量(单位mg/L——每升水样中还原性物质被氧化需O2的质量)。某兴趣小组每次取100mL废水,用硫酸酸化后,加入0.01667mol/LK2CrO7溶液25.00mL,使水样中的还原性物质完全氧化,然后用0.1000mol/LFeSO4标准溶液滴定剩余的Cr2O72-。实验数据记录如下:
实验序号
| FeSO4溶液的体积读数/mL
|
滴定前
| 滴定后
|
1
| 0.10
| 16.20
|
2
| 0.30
| 15.31
|
3
| 0.20
| 15.19
|
试回答下列问题:
①___Cr2O72-+____Fe2++____ ________==_____Cr3++_____Fe3++____H2O
②计算该废水的化学耗氧量。(写出计算过程,结果保留一位小数。)
参考答案:⑴①酚酞(甲基橙)(2分)②a、c(2分) ⑵①生成砖红色沉淀(2分)②a、b(2分)
⑶①? Cr2O72-+ 6 Fe2++ 14? H+ ?==? 2 Cr3++ 6 Fe3++ 7 H2O(2分)? ②80.0mg/L(4分)
本题解析:(1)①强酸和强碱之间的滴定,酚酞或甲基橙均可作指示剂。
②a相当于稀释锂硫酸,则消耗硫酸的体积偏大,测定结果偏高;b是正确的操作,不影响;c相当于消耗硫酸的体积偏大,测定结果偏高,答案选ac。
(2)①当氯离子恰好反应之后,再加入硝酸银,则会生成铬酸银砖红色沉淀,据此可判断终点。
②滴定时剧烈摇动,容易使溶液迸溅出来,造成实验误差,所以c是错误的。其余都是正确的。答案选ab。
(3)①根据氧化还原反应中电子的得失守恒进行配平。铬元素的化合价由+6价降低到+3价,所以1mol氧化剂得到6mol电子。而1mol还原剂亚铁离子只能失去1mol电子,所以氧化剂和还原剂的物质的量之比是1︰6,则方程式为Cr2O72-+ 6 Fe2++ 14? H+ ?==? 2 Cr3++ 6 Fe3++ 7 H2O。
②三次实验消耗的的硫酸亚铁溶液体积分别是16.10ml、15.01ml、14.99ml。这说明第一次实验是失败的。取后两次的体积平均值为15.00ml。则消耗K2CrO7的物质的量是2.5×10-4mol,因此和还原性物质反应的K2CrO7的物质的量是4.1675×10-4mol-2.5×10-4mol=1.6675×10-4mol,转移电子是1.6675×10-4mol×6=1.0×10-3mo,所以需要氧气是1.0×10-3mo÷4=2.5×10-4mol。所以废水中的化学耗氧量是2.5×10-4mol×32g/mol×1000mg/g÷0.1L=80.0mg/L。
本题难度:一般