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第63讲　以物质含量或组成测定为主
的综合实验
第十二章 化学综合实验
1.掌握物质含量或组成测定的一般方法。
2.掌握定量测定实验的思维模型。
复习目标
类型一　物质含量的测定
类型二　物质组成的测定
课时测评
内容索引
类型一
物质含量的测定
1.重量分析法
(1)在重量分析中，一般首先采用适当的方法，使被测组分以单质或化合物的形式从试样中与其他组分分离。
(2)重量分析法不需要指示剂，实验的关键是准确判断反应是否完全，以及反应前后固体(或液体)质量的变化。
(3)重量分析法包括分离和称量两个过程。根据分离的方法不同，重量分析法又可分为沉淀法、挥发法、萃取法等。
必备知识 整合
(4)计算方法
采用重量分析法进行定量计算时，可根据实验中发生反应的化学方程式或原子守恒确定相关物质之间的定量关系，再结合实验数据列出关系式，并进行相关计算。
2.滴定分析法
(1)滴定分析法是将已知准确浓度的标准溶液，滴加到待测溶液中(或者将待测溶液滴加到标准溶液中)，直到所加的标准溶液与待测溶液按化学计量关系定量反应完全为止，然后测量标准溶液消耗的体积，根据标准溶液的浓度和所消耗的体积，计算出待测物质的含量。
(2)实验的关键是准确量取待测溶液，根据指示剂的颜色变化确定滴定
终点。
(3)根据标准溶液和待测溶液间反应类型的不同，可将滴定分析法分为四大类：中和滴定、氧化还原滴定、络合滴定和沉淀滴定。
3.气体体积法
(1)通过测量反应生成气体的体积进行定量分析的方法，实验的关键是准确测量生成气体的体积。
(2)测气体体积的方法分为直接测量法和间接测量法
直接测量法 将气体通入带有刻度的容器中，直接读取气体的体积。根据所用测量仪器的不同，直接测量法可分为倒置量筒法和滴定管法两种
间接测量法 利用气体将液体(通常为水)排出，通过测量所排出液体的体积从而得到气体体积。常用的测量装置为用导管连接的装满液体的广口瓶和空量筒。排水法收集气体时，要保证“短进长出”
1.(2025·山东新泰检测)过氧化钠常作漂白剂、杀菌剂、消毒剂。过氧化钠保存不当容易吸收空气中CO2而变质。某课外活动小组为了粗略测定过氧化钠的纯度，他们称取a g样品，并设计用如图装置来测定过氧化钠的质量分数。
关键能力 提升
(1)将仪器连接好以后，必须进行的第一步操作是　　　　　　　　　。
检查装置的气密性
本实验是测定二氧化碳和过氧化钠反应生成的氧气，装置必须气密性完好，将仪器连接好以后，必须进行的第一步操作是检查装置的气密性；
(2)B装置出来的气体是否需要干燥　　(填“是”或“否”)。写出装置B中溶液的作用：　　　　　　　　　　。
否
吸收挥发的HCl气体
B装置出来的气体不需要干燥，二氧化碳、水蒸气和过氧化钠反应生成氧气，物质的量定量关系相同，对测定过氧化钠质量分数无影响，所以不需要干燥除去水蒸气；装置B中溶液的作用是吸收挥发的HCl气体；
(3)D中NaOH溶液的作用是　　　　　　 　。
吸收未反应的CO2
D为吸收多余的二氧化碳的装置，防止多余的二氧化碳进入量气装置，导致测得的氧气的体积偏大；
(4)实验结束，读取实验中生成气体的体积时，下列叙述不合理的是　　 .　　(填字母)。
a.直接读取气体体积，不需冷
却到室温
b.上下移动量筒，使得E、F中
液面高度相同
c.视线与凹液面的最低点相平
读取量筒中水的体积
a
直接读取气体体积，不冷却到室温，会使溶液体积增大，读出结果产生误差，故a不正确；调整量筒内外液面高度使之相同，使装置内压强和外界压强相同，避免读取体积产生误差，故b正确；视线与凹液面的最低点相平读取量筒中水的体积是正确的读取方法，故c正确；
(5)读出量筒内水的体积后，折算成标准状况下氧气的体积为V mL，则样
品中过氧化钠的质量百分数为　　　　。
％
测定出量筒内水的体积后，折算成标准状况下氧气的体积为V mL，则n(O2)＝mol，由于n(O2)＝n(Na2O2)，则样品中过氧化钠的质量分数为×100％＝％。
2.(2024·全国甲卷) CO(NH2)2·H2O2(俗称过氧化脲)是一种消毒剂，实验室中可用尿素与过氧化氢制取，反应方程式如下：CO(NH2)2＋H2O2CO(NH2)2·H2O2。
(一)过氧化脲的合成
烧杯中分别加入25 mL 30％H2O2(ρ＝1.11 g·cm－3)、40 mL蒸馏水和12.0 g尿素，搅拌溶解。30 ℃下反应40 min，冷却结晶、过滤、干燥，得白色针状晶体9.4 g。
(二)过氧化脲性质检测
Ⅰ.过氧化脲溶液用稀H2SO4酸化后，滴加KMnO4溶液，紫红色消失。
Ⅱ.过氧化脲溶液用稀H2SO4酸化后，加入KI溶液和四氯化碳，振荡，静置。
(三)产品纯度测定
溶液配制：称取一定量产品，用蒸馏水溶解后配制成100 mL溶液。
滴定分析：量取25.00 mL过氧化脲溶液至锥形瓶中，加入一定量稀H2SO4，用准确浓度的KMnO4溶液滴定至微红色，记录滴定体积，计算
纯度。
回答下列问题：
(1)过滤中使用到的玻璃仪器有　　　　　　　 　(写出两种即可)。
烧杯、漏斗、玻璃棒(可任选两种作答)
过滤操作需要的玻璃仪器有烧杯、漏斗、玻璃棒，可任选两种作答。
(2)过氧化脲的产率为　　　　。
50％
实验中加入尿素的质量为12.0 g，物质的量为0.2 mol，过氧化氢的质量为25 mL×1.11 g·cm－3×30％＝8.325 g，物质的量约为0.245 mol，过氧化氢过量，产率应按照尿素的质量计算，理论上可得到过氧化脲0.2 mol，质量为0.2 mol×94 g/mol＝18.8 g，实验中实际得到过氧化脲9.4 g，故过氧化脲的产率为×100％＝50％。
(3)性质检测Ⅱ中的现象为　　　　　　　　　　　　 　　　　。性质检则Ⅰ和Ⅱ分别说明过氧化脲具有的性质是　　　　　　　　。
液体分层，上层为无色，下层为紫色
还原性、氧化性
在过氧化脲的性质检测中，检测Ⅰ用稀H2SO4酸化，加入KMnO4溶液，紫红色消失，说明过氧化脲被酸性KMnO4氧化，体现了过氧化脲的还原性；检测Ⅱ用稀H2SO4酸化，加入KI溶液和四氯化碳溶液，过氧化脲会将KI氧化为I2，体现了过氧化脲的氧化性，生成的I2在四氯化碳中溶解度较大，会溶于四氯化碳溶液，且四氯化碳密度大于水，振荡，静置后出现的现象为液体分层，上层为无色，下层为紫色。
(4)“滴定分析”步骤中，下列操作错误的是　　(填标号)。
A.KMnO4溶液置于酸式滴定管中
B.用量筒量取25.00 mL过氧化脲溶液
C.滴定近终点时，用洗瓶冲洗锥形瓶内壁
D.锥形瓶内溶液变色后，立即记录滴定管液面刻度
BD
KMnO4溶液是强氧化性溶液，应置于酸式滴定管中，A项正确；量筒的精确度不能达到0.01 mL，量取25.00 mL的溶液应选用滴定管，B项错误；滴定过程中，待测液有可能会溅到锥形瓶内壁，滴定近终点时，为了使结果更精确，可用洗瓶冲洗锥形瓶内壁，C项正确；锥形瓶内溶液变色后，应等待30 s，观察溶液不再恢复原来的颜色后，才能记录滴定管液面刻度，D项错误。
(5)以下操作导致过氧化脲纯度测定结果偏低的是　　(填标号)。
A.容量瓶中液面超过刻度线
B.滴定管水洗后未用KMnO4溶液润洗
C.摇动锥形瓶时KMnO4溶液滴到锥形瓶外
D.滴定前滴定管尖嘴处有气泡，滴定后气泡消失
A
在配制过氧化脲溶液时，容量瓶中液面超过刻度线，会使溶液体积偏大，配制的溶液浓度偏低，会使滴定过程中消耗的KMnO4溶液体积偏低，导致测定结果偏低，A项符合题意；滴定管水洗后未用KMnO4溶液润洗，会导致KMnO4溶液浓度偏低，会使滴定过程中消耗的KMnO4溶液体积偏高，导致测定结果偏高，B项不符合题意；摇动锥形瓶时KMnO4溶液滴到锥形瓶外，会使滴定过程中消耗的KMnO4溶液体积偏高，导致测定结果偏高，C项不符合题意；滴定前滴定管尖嘴处有气泡，滴定后气泡消失，会使滴定过程中消耗的KMnO4溶液体积偏高，导致测定结果偏高，D项不符合题意。
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类型二
物质组成的测定
确定物质组成的注意事项
(1)测定实验中要有消除干扰气体的意识
如用惰性气体将干扰气体排出，或用溶液吸收干扰气体等。
(2)测定实验中要有被测量气体全部被测量的意识
如可采取反应结束后继续向装置中通入惰性气体以使被测量气体全部被吸收剂吸收的方法。
必备知识 整合
(3)测定实验中要有“数据”的采集处理意识
①称量固体质量时，中学一般用托盘天平，可估读到0.1 g，精确度要求高的实验中可以用分析天平或电子天平。
②测量液体体积时，一般实验中选用适当规格的量筒，可估读到0.1 mL，准确度要求高的定量实验如中和滴定中选用滴定管，可估读到0.01 mL。
③气体除了量取外，还可以称量。称气体的质量时一般有两种方法：一种方法是称反应装置在放出气体前后的质量减小值；另一种方法是称吸收装置前后的质量增大值。
④用pH试纸(测得整数值)或pH计(精确到0.01)直接测出溶液的pH，经过计算可以得到溶液中H＋或OH－的物质的量浓度。
1.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。
关键能力 提升
实验步骤：
步骤Ⅰ：如图连接装置，检查装置气密性，装入试剂；
步骤Ⅱ：旋开分液漏斗活塞与旋塞，并点燃酒精喷灯；
步骤Ⅲ：足够长时间后，D中产生气泡速率变快时，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。
请回答：
(1)有同学认为D中应设置防倒吸装置，你认为是否有必要？　　(填“是”或“否”)，说明理由：　　　　　　　　　　　　　　。
否
SO2中含不溶于NaOH溶液的O2
本实验的目的，是利用氧化法将FexSy中的S元素氧化为SO2，然后氧化、沉淀(生成BaSO4)测定S元素的质量，再利用FexSy的质量得出Fe元素的质量，从而求出FexSy中Fe、S的原子个数比，最后得出该化合物的组成。在A装置中，利用Na2O2与H2O反应制得O2，进入B装置中干燥，在C装置中将FexSy氧化为Fe2O3和SO2，再用NaOH溶液吸收SO2，生成Na2SO3和Na2SO4(部分Na2SO3被O2氧化为Na2SO4)的混合物。此装置中，不需要防倒吸装置，虽然SO2易溶于水，但是其中还有难溶于水的氧气，不会因为SO2溶于水而使气压迅速降低发生倒吸；
(2)步骤Ⅳ需要的玻璃仪器除250 mL容量瓶、烧杯、玻璃棒外，还需要　　　 　，步骤Ⅳ所得溶液的主要溶质为　　　　。
胶头滴管
Na2SO3
本实验的目的，是利用氧化法将FexSy中的S元素氧化为SO2，然后氧化、沉淀(生成BaSO4)测定S元素的质量，再利用FexSy的质量得出Fe元素的质量，从而求出FexSy中Fe、S的原子个数比，最后得出该化合物的组成。在A装置中，利用Na2O2与H2O反应制得O2，进入B装置中干燥，在C装置中将FexSy氧化为Fe2O3和SO2，再用NaOH溶液吸收SO2，生成Na2SO3和Na2SO4(部分Na2SO3被O2氧化为Na2SO4)的混合物。步骤
Ⅳ中配制250 mL溶液时，所需的玻璃仪器除250 mL容量瓶、玻璃棒和烧杯外，还有胶头滴管，C装置中产生的气体，主要为SO2，所以D中溶质主要为Na2SO3；
(3)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。写
出FexSy与O2反应的化学方程式：　　　　　　 。
设计实验方案检验FexSy与O2反应后产物的金属阳离子：　　　　　 .
　 。
4FeS2＋11O28SO2↑＋2Fe2O3
反应后的固体溶于稀盐酸，滴加硫氰化钾溶液，观察是否出现红色
本实验的目的，是利用氧化法将FexSy中的S元素氧化为SO2，然后氧化、沉淀(生成BaSO4)测定S元素的质量，再利用FexSy的质量得出Fe元素的质量，从而求出FexSy中Fe、S的原子个数比，最后得出该化合物的组成。在A装置中，利用Na2O2与H2O反应制得O2，进入B装置中干燥，在C装置中将FexSy氧化为Fe2O3和SO2，再用NaOH溶液吸收SO2，生成Na2SO3和Na2SO4(部分Na2SO3被O2氧化为Na2SO4)的混合物。
取25.00 mL步骤Ⅳ中所配溶液，加入
足量的双氧水，将其全部氧化为Na2SO4，
再加入足量盐酸酸化的BaCl2溶液，所得
沉淀为BaSO4，质量为4.66 g，其物质的
量为0.02 mol，250 mL溶液中S的物
质的量为0.2 mol，根据S原子守恒，12.0 g FexSy中n(S)＝0.2 mol，m(S)＝6.4 g，m(Fe)＝5.6 g，n(Fe)＝0.1 mol，所以，x∶y＝1∶2，故FexSy的化学式为FeS2，所以反应的化学反应为4FeS2＋11O28SO2↑＋2Fe2O3；反应后产物为氧化铁，含有金属阳离子为铁离子，实验方案为将反应后的固体溶于稀盐酸，滴加硫氰化钾溶液，观察是否出现红色；
(4)若步骤Ⅳ配制溶液时俯视容量瓶的刻度线，则测得铁硫化物的x∶y的值
　　　(填“偏大”“不影响”或“偏小”)。
偏小
本实验的目的，是利用氧化法将FexSy中的S元素氧化为SO2，然后氧化、沉淀(生成BaSO4)测定S元素的质量，再利用FexSy的质量得出Fe元素的质量，从而求出FexSy中Fe、S的原子个数比，最后得出该化合物的组成。在A装置中，利用Na2O2与H2O反应制得O2，进入B装置中干燥，在C装置中将FexSy氧化为Fe2O3和SO2，再用NaOH溶液吸收SO2，生成Na2SO3和Na2SO4(部分Na2SO3被O2氧化为Na2SO4)的混合物。
若步骤Ⅳ配制溶液时俯视容量瓶的刻度线，则所配溶液的体积小于
250 mL，故所测硫元素含量偏高，使得铁硫化物的x∶y的值偏小。
2.元素分析是有机化合物的表征手段之一。按下图实验装置(部分装置略)对有机化合物进行C、H元素分析。
回答下列问题：
(1)将装有样品的Pt坩埚和CuO放入石英管中，先　　　　 　 .
　 ，而后将已称重的U型管c、d与石英管连接，检查　　　　　　。依次点燃煤气灯　　　　，进行实验。
通入O2排除石英管中的
空气
装置气密性
b、a
利用如图所示的装置测定有机物中C、H两种元素的含量，将样品装入Pt坩埚中，后面放置CuO，反应结束后，称量两U型管的增重计算有机物中C、H两种元素的含量，结合其他技术手段，从而得到有机物的分子式。实验前，应先通入O2排出石英管中的空气，防止石英管中空气中含有的CO2和水蒸气对实验产生干扰，而后将U型管c、d与石英管连接，检查装置气密性，随后先点燃b处煤气灯后点燃a处煤气灯，保证当a处发生反应时产生的CO能与CuO反应生成CO2；
(2)O2的作用有　　　　　 　 . 　
　　　 ，CuO的作用是　　　 　　 　(举1例，用化学方程式表示)。
排出装置中空气，氧化有机物，将生成的CO2和H2O赶入c和d装置中完全吸收
CO＋CuOCu＋CO2
利用如图所示的装置测定有机物中C、H两种元素的含量，将样品装入Pt坩埚中，后面放置CuO，反应结束后，称量两U型管的增重计算有机物中C、H两种元素的含量，结合其他技术手段，从而得到有机物的分子式。O2可排出装置中空气，同时作为反应物氧化有机物使其生成CO2和H2O，还可以将生成的CO2和H2O赶入c和d装置中使其被完全吸收。有机物氧化不充分时会生成CO，而CuO可将CO氧化为CO2，从而使有机物中的C元素完全被氧化，反应方程式为CO＋CuOCu＋CO2；
(3)c和d中的试剂分别是　　、　　(填标号)。c和d中的试剂不可调换，理由是　　　　　　　　　　　　　 　。
A.CaCl2
B.NaCl
C.碱石灰(CaO＋NaOH)
D.Na2SO3
A
C
碱石灰可以同时吸收水蒸气和二氧化碳
利用如图所示的装置测定有机物中C、H两种元素的含量，将样品装入Pt坩埚中，后面放置CuO，反应结束后，称量两U型管的增重计算有机物中C、H两种元素的含量，结合其他技术手段，从而得到有机物的分子式。有机物燃烧后生成的CO2和H2O分别用碱石灰和无水CaCl2吸收，其中c管装有无水CaCl2，d管装有碱石灰，二者不可调换，因为碱石灰能同时吸收水蒸气和二氧化碳，影响最后分子式的确定；
(4)Pt坩埚中样品CxHyOz反应完全后，应进行操作：　 .　　 　　　　
　 。取下c和d管称重。
关闭煤气灯a、b，继续通入一段时间O2，直至装置冷却至室温
利用如图所示的装置测定有机物中C、H两种元素的含量，将样品装入Pt坩埚中，后面放置CuO，反应结束后，称量两U型管的增重计算有机物中C、H两种元素的含量，结合其他技术手段，从而得到有机物的分子式。样品反应完全后，装置内仍有残留的CO2和H2O，故应继续通入一段时间O2，将CO2和H2O赶入c、d装置中；
(5)若样品CxHyOz为0.023 6 g，实验结束后，c管增重0.010 8 g，d管增重0.035 2 g。质谱测得该有机物的相对分子质量为118，其分子式为　　　 。
C4H6O4
利用如图所示的装置测定有机物中C、H两种元素的含量，将样品装入Pt坩埚中，后面放置CuO，反应结束后，称量两U型管的增重计算有机物中C、H两种元素的含量，结合其他技术手段，从而得到有机物的分子式。c管装有无水CaCl2，用来吸收生成的水蒸气，则增重量为水蒸气的质量，由此可以得到有机物中H元素的物质的量n(H)＝＝＝0.001 2 mol；d管装有碱石灰，用来吸收生成的CO2，则增
重量为CO2的质量，由此可以得到有机物中C元素的物质的量n(C)＝＝＝0.000 8 mol；有机物中O元素的质量为m(O)＝0.023 6－0.001 2×1－0.000 8×12＝0.012 8 g，其物质的量n(O)＝＝＝0.000 8 mol；该有机物中C、H、O三种元素的原子个数比为0.000 8∶0.001 2∶0.000 8＝2∶3∶2；质谱测得该有机物的相对分子质量为118，则其分子式为C4H6O4。
1.(2024·河北卷)市售的溴(纯度99％)中含有少量的Cl2和I2，某化学兴趣小组利用氧化还原反应原理，设计实验制备高纯度的溴。回答下列问题：
(1)装置如图(夹持装置等略)，将市售的溴滴入盛有浓CaBr2溶液的B中，水浴加热至不再有红棕色液体馏出。仪器C的名称为　　　 　；CaBr2溶液的作用为　　　　　　 ；D中发生的主要反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　 　。
高考真题 感悟
除去市售的溴中少量的Cl2，抑制Br2与水反应
直形冷凝管
Br2＋K2C2O42KBr＋2CO2↑
仪器C为直形冷凝管，用于冷凝蒸
气；市售的溴中含有少量的Cl2，
Cl2可与CaBr2发生氧化还原反应而
被除去，还可以抑制Br2与水反应；
水浴加热时，由于Br2为进入D的主
要物质，故主要反应的化学方程式为
Br2＋K2C2O42KBr＋2CO2↑；
(2)将D中溶液转移至　　　　(填仪器名称)中，边加热边向其中滴加酸化的KMnO4溶液至出现红棕色气体，继续加热将溶液蒸干得固体R。该过程中生成I2的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　 　。
蒸发皿
2Mn＋10I－＋16H＋2Mn2＋＋5I2＋8H2O
将D中溶液转移至蒸发皿中，边加
热边向其中滴加酸化的KMnO4溶
液至出现红棕色气体(Br2)，即说明
KMnO4已将KI全部氧化，发生反
应的离子方程式为2Mn＋10I－
＋16H＋2Mn2＋＋5I2＋8H2O；
KBr几乎未被氧化，继续加热将溶液蒸干所得固体R的主要成分为KBr；
(3)利用图示相同装置，将R和K2Cr2O7固体混合均匀放入B中，D中加入冷的蒸馏水。由A向B中滴加适量浓H2SO4，水浴加热蒸馏。然后将D中的液体分液、干燥、蒸馏，得到高纯度的溴。D中蒸馏水的作用为　　　 .　和　　 。
冷凝溴蒸气
液封
冷的蒸馏水可以冷凝溴蒸气，液化后密度Br2＞H2O，D中冷的蒸馏水起到液封的作用，可减少溴的挥发；
(4)为保证溴的纯度，步骤(3)中K2Cr2O7固体的用量按理论所需量的计
算，若固体R质量为m克(以KBr计)，则需称取　　　　g K2Cr2O7(M＝294 g·mol－1)(用含m的代数式表示)。
m
m克KBr固体的物质的量为 mol，根据转移电子相等可得关系式6KBr～6e－～K2Cr2O7，则理论上需要K2Cr2O7的物质的量为 mol，实际所需称取K2Cr2O7的质量为 mol××294 g·mol－1＝m g；
(5)本实验所用钾盐试剂均经重结晶的方法纯化。其中趁热过滤的具体操作为漏斗下端管口尖嘴处紧靠烧杯内壁，转移溶液时用　　　　　 .
　 ，滤液沿烧杯壁流下。
玻璃棒引流，玻璃棒下端靠在三层滤纸处
趁热过滤的具体操作：漏斗下端管口尖嘴处紧靠烧杯内壁，转移溶液时用玻璃棒引流，玻璃棒下端靠在三层滤纸处，滤液沿烧杯壁流下。
2.(2023·湖北卷)学习小组探究了铜的氧化过程及铜的氧化物的组成。回答下列问题：
(1)铜与浓硝酸反应的装置如下图，仪器A的名称为　　　　，装置B的作用为　　　　。
具支试管
防倒吸
由题给实验装置可知，仪器A的名称为具支试管；Cu与浓HNO3反应产生的尾气直接用NaOH溶液吸收会引发溶液倒吸，装置B起到安全瓶的作用，防止倒吸。
(2)铜与过量H2O2反应的探究如下：
实验②中Cu溶解的离子方程式为　　　　　　　　　　 　　　；
产生的气体为　　 。比较实验①和②，从氧化还原角度说明H＋的作用是　　　　　　　　　。
Cu＋ H2O2 ＋2H＋Cu2＋＋2H2O
O2
增强H2O2的氧化性
Cu在稀H2SO4作用下，被H2O2氧化生成Cu2＋和H2O，溶液变蓝。Cu2＋作用下，H2O2会被催化分解生成O2。在Na2SO4溶液中H2O2不能氧化Cu，在稀H2SO4中H2O2能氧化Cu，说明H＋使得H2O2的氧化性增强。
(3)用足量NaOH处理实验②新制的溶液得到沉淀X，元素分析表明X为铜的氧化物，提纯干燥后的X在惰性氛围下加热，m g X完全分解为n g黑色氧化物Y，＝。X的化学式为　　　　。
CuO2
X为铜的氧化物，设X的化学式为CuOx，其在惰性氛围下分解生成黑色氧化物(CuO)，则：
CuOxCuO＋O2
64＋16x 　80
　m　　　n
则＝，又＝，解得x＝2，则X的化学式为CuO2。
↓
(4)取X粗品0.050 0 g(杂质不参加反应)与过量的酸性KI完全反应后，调节溶液至弱酸性。以淀粉为指示剂，用0.100 0 mol·L－1 Na2S2O3标准溶液滴定，滴定终点时消耗Na2S2O3标准溶液15.00 mL。(已知：2Cu2＋＋4I－2CuI↓＋I2，I2＋2S22I－＋S4)标志滴定终点的现象是　 .　　　　　　　　　　 　
　 ，粗品中X的相对含量为　　　　。
滴入最后半滴Na2S2O3标准溶液时，溶液由蓝色变为无色，且半分钟内不变色
96.0％
CuO2在酸性条件下生成Cu2＋，Cu2＋与KI反应生成I2，I2遇淀粉变蓝，用Na2S2O3标准溶液滴定I2，当滴入最后半滴Na2S2O3标准溶液时，溶液由蓝色变为无色，且半分钟内不变色时，表明I2已完全反应，达到滴定终点。CuO2中Cu为＋2价、O为－1价，结合已知反应可知，CuO2在酸性条件下与KI发
生反应2CuO2＋ 8I－＋8H＋2CuI ＋3I2 ＋4H2O，则
2CuO2 ～3I2 ～ 6Na2S2O3，则样品中m(CuO2)＝×2×96 g＝0.048 g，w(CuO2)＝×100％ ＝96.0％。
↓
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课 时 测 评
1.(10分)绿矾是含有一定量结晶水的硫酸亚铁，在工农业生产中具有重要的用途。某化学兴趣小组对绿矾的一些性质进行探究。回答下列问题：
Ⅰ.测定绿矾中结晶水含量
为测定绿矾中结晶水含量，将石英玻璃管(带两端开关K1和K2)(设为装置A)称重，记为m1 g。将样品装入石英玻璃管中，再次将装置A称重，记为m2 g。按如图连接好装置进行实验。
(1)将下列实验操作步骤正确排序　→　→　→　→c→e(填字母)；重复上述操作步骤，直至A恒重，记为m3 g。
a.点燃酒精灯，加热
b.熄灭酒精灯
c.关闭K1和K2
d.打开K1和K2，缓缓通入N2
e.称量A
f.冷却至室温
d
a
b
f
测定晶体中结晶水含量时，需先排尽装置内的空气，再加热，依据固体颜色改变确定结晶水全部失去后，停止加热、冷却称量，则实验操作步骤正确排序为d→a→b→f→c→e。
(2)根据实验记录，计算绿矾化学式中结晶水数目x＝　　 　　(列式表示)。
Ⅱ.探究绿矾的热分解产物
该小组用如图所示装置进
行实验(夹持仪器略)。
根据实验记录，绿矾晶体的质量为(m2－m1) g，结晶水的质量为(m2－m3) g，硫酸亚铁的质量为(m3－m1) g，则绿矾化学式中结晶水数目x＝。
(3)在实验过程中，观察到A中固体变红棕色，B中的现象：　 .　　　　　
　　　　　；C中试纸的颜色变化是　　　　　 　　。
固体由白色
变为蓝色
由蓝色变为红色
在实验过程中，无水硫酸铜吸收水，生成硫酸铜晶体，观察到B中的现象：固体由白色变为蓝色；SO3、SO2都是酸性气体，则C中试纸的颜色变化是由蓝色变为红色。
(4)D中有白色沉淀生成，该沉淀的化学式为　　　　　　　　。
有同学认为还应该增加一个实验，取D中沉淀，加入一定量的盐酸以确定其组成，从而确定FeSO4·xH2O的分解产物，你认为是否必要？　　 . 　　(填“是”或“否”)，请说明你的理由：　　　　　　 .　　 　　　　
　.
。
BaSO4、BaSO3
否
铁元素的化合价升高，则必有硫元素的化合价降低，根据原子守恒和得失电子守恒可知，只有一部分硫元素的化合价降低，则进入D中的气体为SO3和SO2
SO3、SO2都能与Ba(OH)2溶液反应，则D中有白色沉淀生成，该沉淀的化学式为BaSO4、BaSO3。
Ⅲ.测定绿矾热分解时的温度与剩余固体质量关系
(5)将8.34 g FeSO4·7H2O样品隔绝空气加热脱水，其热重曲线(样品质量随温度变化的曲线)如图所示。已知M(FeSO4·7H2O)＝278 g·mol－1，在100 ℃时，M的化学式为　　　　　　　。
FeSO4·4H2O
n(FeSO4·7H2O)＝＝0.03 mol，
m(FeSO4)＝003 mol×152 g·mol－1＝456 g，
则在100 ℃时，FeSO4·7H2O 只失去部分
结晶水，此时M的摩尔质量为
＝224 g·mol－1，设化学式为FeSO4·xH2O，
则152＋18x＝224，x＝4，M的化学式为FeSO4·4H2O。
2.(10分)(2024·皖豫名校联盟联考)MgO2可被用于治疗消化道疾病。某学习探究小组在实验室进行了制备MgO2以及含量测定的实验。
已知：常温下MgO2不溶于水，较稳定，与酸反应生成H2O2；加热时会分解生成O2和MgO。
请回答下列问题：
(1)灼烧。灼烧Mg2(OH)2CO3制MgO时，
可使用的实验装置是　(填字母)。
c
灼烧固体应在坩埚中进行，结合装置可知c正确；
(2)转化。向MgO中先加入稳定剂和30％H2O2溶液，充分反应后，过滤、洗涤、干燥，可得粗品MgO2。
①写出制备MgO2时发生反应的化学方程式：　　　　　　 　　 　　　。
MgO＋H2O2H2O＋MgO2
MgO与H2O2反应生成H2O和MgO2，反应方程式为MgO＋H2O2H2O＋MgO2；
②“转化”阶段有大量热放出，为了提高MgO2的产率，添加30％ H2O2溶液时，比较理想的操作方法为　　　　　　 　 .
　 。
反应装置放在冰水中冷却或少量分批加入H2O2溶液
“转化”阶段有大量热放出，会使溶液温度升高，H2O2不稳定，受热易分解，为提高MgO2的产率，应将反应装置放在冰水中冷却或少量、分批加入H2O2溶液；
(3)测定。某研究小组拟用下图装置测定样品(含MgO杂质)中MgO2的含量。
①实验时在稀盐酸中加入FeCl3溶液的作用是　　　　　　　　 　　　　.
(用化学方程式表示)。
2H2O2 2H2O＋O2↑
FeCl3
氯化铁可以催化过氧化氢分解，加快反应速率，故FeCl3的作用是催化H2O2分解，反应方程式为2H2O2 2H2O＋O2↑；
FeCl3
②为了减小实验误差，在每次读数前需要进行的操作是　 　　　　、
　　　　　　　 。
冷却至室温
移动右侧量气管直到两侧液面相平
为防止产生误差，应该冷却气体至室温，然后移动右侧量气管直到两侧液面相平，最后再读数；
③该小组记录的实验数据如下：样品的质量为m g；反应开始前量气管的读数为a mL；反应结束冷却到室温后量气管的读数为b mL，已知：室温条件下气体摩尔体积为V0 L·mol－1，则样品中过氧化镁的质量分数为
　　　　％(用含a、b、m、V0的代数式表示)；若反应结束后读取量气管中气体的体积时，液面左低右高，则测得MgO2的质量分数　　　　 (填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
偏小
反应为MgO2＋2HClMgCl2＋H2O2，
2H2O2 2H2O＋O2↑，得到关系式：
2MgO2～O2，则n(MgO2)＝2n(O2)＝
2×＝ mol，
m(MgO2)＝ mol×56 g/mol
＝ g，则样品中过氧化镁的质量分数为
FeCl3
×100％＝％；反应结束后读取量气管中气体的体积时，若液面左低右高，则测得的气体体积偏小，则测得过氧化镁的质量和质量分数均偏小。
3.(10分)碱式碳酸钴[Cox(OH)y(CO3)2]可用作电子材料、磁性材料的添加剂，受热时可分解生成三种氧化物。为了确定其组成，某化学兴趣小组同学设计了如图所示装置进行实验。
(1)请完成下列实验步骤：
①称取3.65 g样品置于硬质玻璃管内，分别称量乙、丙装置的质量；
②按如图所示装置组装好仪器，并检查装置气密性；
③加热甲装置中硬质玻璃管，当乙装置中　　　 　(填实验现象)，停止加热；
④打开活塞K，缓缓通入空气数分钟后，称量乙、丙装置的质量；
⑤计算。
不再有气泡产生时
(2)步骤④中缓缓通入空气数分钟的目的是　　　　　　　　　 　　　 .
。
将甲装置中产生的CO2和水蒸气全部赶入乙、丙装置中
(3)某同学认为上述实验装置中存在一个明显缺陷，为解决这一问题，可选用下列装置中的　　(填字母)连接在　　　 　 (填装置连接位置)。
D
活塞K前(或甲装置前)
(4)若按正确装置进行实验，测得如下数据：
则该碱式碳酸钴的化学式为　　　　　 　　。
乙装置的质量/g 丙装置的质量/g
加热前 80.00 62.00
加热后 80.36 62.88
Co3(OH)4(CO3)2
n(H2O)＝＝0.02 mol，n(CO2)＝＝0.02 mol，由C元素守恒知，该样品物质的量为0.01 mol，H元素物质的量为0.04 mol，则y为4，Co元素质量为3.65 g－0.04 mol×17 g·mol－1－0.02 mol×60 g·mol－1＝1.77 g，Co的物质的量为0.03 mol，故碱式碳酸钴的化学式为Co3(OH)4(CO3)2。
(5)有人认为用如下图所示装置进行两次实验也可以确定碱式碳酸钴的组成。
实验Ⅰ：称取一定质量的样品置于Y形管a处，加入一定体积一定物质的量浓度的足量稀硫酸于Y形管b处，量气管中盛放饱和碳酸氢钠溶液，而不用蒸馏水，其原因是　　　　　　 ，然后通过
　　　　　 (填操作)，引发反应，测定产生的CO2的体积(假设实验条件是在室温下)。
饱和碳酸氢钠溶液会降低CO2的溶解度
将b向a倾斜，使稀硫酸流入a中
实验 Ⅱ：将实验Ⅰ中反应后的液体和足量的锌粒分别放置在另一个Y形管的a、b中，量气管中盛装蒸馏水，此时引发反应的方式与实验Ⅰ　　　　 (填“相同”“不同”或“可相同也可不同”)，然后测定产生H2的体积(假设实验条件是在室温下)。
两次实验结束时，读数前，先　　 　，再调节量气管两侧液面持平，然后平视读数；下列实验操作有可能会使y的值偏大的是　　　. (填字母)。
A.实验Ⅰ读数时量气管左侧液面高于右侧液面
B.实验Ⅱ实验结束时，迅速调整两侧液面持平，
立即读数
C.实验Ⅱ引发反应时将稀硫酸向锌粒倾斜
不同
恢复至室温
C
实验Ⅰ中应该让样品完全反应，所以引发反应时应该将稀硫酸向样品中倾斜；而实验Ⅱ中应该让稀硫酸完全反应，所以引发反应时应该将锌粒向稀硫酸中倾斜。
4.(10分)某浅绿色晶体X[x(NH4)2SO4·yFeSO4·zH2O]在分析化学中常用作还原剂。为确定其组成，某小组同学进行如下实验：
Ⅰ.N含量的测定
采用蒸馏法，蒸馏的装置如图所示。
相关的实验步骤如下：
①准确称取58.80 g晶体X，加水溶解后，将溶液注入三颈烧瓶中；
②准确量取50.00 mL 3.030 mol·L－1
H2SO4溶液于锥形瓶中；
③向三颈烧瓶中加入足量NaOH溶液，
通入氮气，加热，蒸氨结束后取下锥
形瓶；
④用0.120 mol·L－1的NaOH标准溶液滴定锥形瓶中过量的硫酸，滴定终点时消耗25.00 mL NaOH标准溶液。
(1)仪器M的名称为　　　　　　。
(2)步骤③中，发生的氧化还原反应的化学方程式为　　　 . 　　　
　 ，蒸氨结束后，为了减少实验误差，还需要对直形冷凝管进行“处理”，“处理”的操作方法是　　　　　　　　 　　　 .　　
　　 　　 　。
分液漏斗
Fe(OH)2＋O2＋2H2O
4Fe(OH)3
用蒸馏水冲洗冷凝管内通道2～3次，将洗涤液注入锥形瓶中
(3)步骤④中，若振荡时锥形瓶中有液体溅出，则所测得的n(N)的值将
　　　　(填“偏大”“偏小”或“不变”)。
偏大
步骤④中，若振荡时锥形瓶中有液体溅出，则锥形瓶内溶液中剩余硫酸的量减少，消耗NaOH的量减少，计算的与氨气反应的硫酸的量增多，造成所测n(N)的值偏大。
Ⅱ.S含量的测定
采用重量分析法，实验步骤如下：
①另准确称取58.80 g晶体X于烧杯中，
加水溶解，边搅拌边加入过量的BaCl2
溶液；
②将得到的溶液用无灰滤纸(灰分质量很小，可忽略)过滤，洗涤沉淀
3～4次；
③用滤纸包裹好沉淀取出，灼烧滤纸包至滤纸完全灰化；
④继续灼烧沉淀至恒重，称量，得沉淀质量为69.90 g。
(4)步骤①中，判断BaCl2溶液已过量的实验操作和现象是 　　　 .
　　 . 　　　　 . 。
待浊液分层后，向上层清液中加入1～2滴BaCl2溶液，若无白色浑浊出现，则说明BaCl2溶液已过量
(5)步骤②中，采用冷水洗涤沉淀，其主要目的是　　　　　　　　 .　
　。
尽可能减少沉淀的溶解损失，减小实验误差
(6)结合实验Ⅰ、Ⅱ通过计算得出晶体X的化学式为　　　　 　　 　　。
(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O
过量的H＋的物质的量为0.120 mol·L－1×0.025 L＝0.003 mol，与NH3反应的H＋的物质的量为3.030 mol·L－1×0.05 L×2－0.003 mol＝0.3 mol，即n(N)＝0.3 mol；69.90 g沉淀为BaSO4，则n(S)＝＝
0.3 mol；利用电荷守恒：n(N)＋2n(Fe2＋)＝2n(S)，得n(Fe2＋)＝0.15 mol；再利用质量守恒得m(H2O)＝58.80 g－m(N)－m(S)－m(Fe2+)＝16.2 g，则n(H2O)＝0.9 mol，故n(N)∶n(Fe2+)∶n(S)∶
n(H2O)＝2∶1∶2∶6，晶体X的化学式为(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O。
5.(10分)某研究小组为了更准确检测香菇中添加剂亚硫酸盐的含量，设计实验
如下：
①三颈烧瓶中加入10.00 g香菇样品和
400 mL水；锥形瓶中加入125 mL水、
1 mL淀粉溶液，并预加0.30 mL 0.010 00
mol·L－1的碘标准溶液，搅拌。
②以0.2 L·min－1流速通氮气，再加入过
量磷酸，加热并保持微沸，同时用碘标准溶液滴定，至终点时滴定消耗了1.00 mL碘标准溶液。
③做空白实验，消耗了0.10 mL碘标准溶液。
④用适量Na2SO3替代香菇样品，重复上述步骤，测得SO2的平均回收率为95％。
已知：Ka1(H3PO4)＝7.1×10－3，Ka1(H2SO3)＝1.3×10－2
回答下列问题：
(1)装置图中仪器a、b的名称分别为　　 　　、　　 　　。
球形冷凝管
酸式滴定管
(2)三颈烧瓶适宜的规格为　　(填标号)。
A.250 mL　
B.500 mL　
C.1 000 mL
C
由题中信息可知，检测香菇中添加剂亚硫酸
盐的含量的原理是用过量的磷酸与其中的亚
硫酸盐反应生成SO2，用氮气将SO2排入到锥
形瓶中被水吸收，最后用碘标准溶液滴定，
测出样品中亚硫酸盐含量。三颈烧瓶中加入
10.00 g香菇样品和400 mL水，向其中加入H3PO4的体积不超过10 mL。在加热时，三颈烧瓶中的液体不能超过其容积的，因此，三颈烧瓶适宜的规格为1 000 mL，选C。
(3)解释加入H3PO4，能够生成SO2的原因：　　　　　　　 .　　 　
　 .
　 。
加入H3PO4后，溶液中存在化学平衡H2SO3 SO2＋H2O，SO2的溶解度随着温度升高而减小，SO2逸出后，促进了化学平衡H2SO3 SO2＋H2O向右移动
由题中信息可知，检测香菇中添加剂亚硫酸
盐的含量的原理是用过量的磷酸与其中的亚
硫酸盐反应生成SO2，用氮气将SO2排入到
锥形瓶中被水吸收，最后用碘标准溶液滴
定，测出样品中亚硫酸盐含量。虽然Ka1(H3PO4)
＝7.1×10－3＜Ka1(H2SO3)＝1.3×10－2，但是H3PO4为难挥发性的酸，而H2SO3易分解为SO2和水，SO2的溶解度随着温度升高而减小，SO2逸出后，促进了化学平衡H2SO3 SO2＋H2O向右移动。
(4)滴定管在使用前需要　 、洗涤、润洗；滴定终点时溶液的颜色为　　；滴定反应的离子方程式为　　　　　　　　 　　　 　　　。
检漏
蓝色
I2＋SO2＋2H2O2I－＋4H＋＋S
由题中信息可知，检测香菇中添加剂亚硫酸
盐的含量的原理是用过量的磷酸与其中的亚
硫酸盐反应生成SO2，用氮气将SO2排入到
锥形瓶中被水吸收，最后用碘标准溶液滴
定，测出样品中亚硫酸盐含量。滴定管在使
用前需要检漏、洗涤、润洗；滴定前，溶液中的碘被SO2还原为碘离子，溶液的颜色为无色，滴定终点时，过量的半滴碘标准溶液使淀粉溶液变为蓝色且半分钟之内不变色，因此，滴定终点时溶液为蓝色；滴定反应的离子方程式为I2＋SO2＋2H2O2I－＋4H＋＋S。
(5)若先加磷酸再通氮气，会使测定结果　　(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。
偏低
由题中信息可知，检测香菇中添加剂亚硫酸盐的含量的原理是用过量的磷酸与其中的亚硫酸盐反应生成SO2，用氮气将SO2排入到锥形瓶中被水吸收，最后用碘标准溶液滴定，测出样品中亚硫酸盐含量。若先加
磷酸再通氮气，则不能将装置中的空气及时排出，有部分亚硫酸盐和SO2被装置中的氧气氧化，碘标准溶液的消耗量将减少，因此会使测定结果偏低。
(6)该样品中亚硫酸盐含量为　　　 mg·kg－1(以SO2计，结果保留三位有效数字)。
80.8
由题中信息可知，检测香菇中添加剂亚硫酸盐的含量的原理是用过量的磷酸与其中的亚硫酸盐反应生成SO2，用氮气将SO2排入到锥形瓶中被水吸收，最后用碘标准溶液滴定，测出样品中亚硫酸盐含量。实验中
SO2消耗的碘标准溶液的体积为030 mL＋
100 mL＝130 mL，减去空白实验消耗
的010 mL，则实际消耗碘标准溶液的体
积为120 mL，根据反应I2＋SO2＋2H2O
2I－＋4H＋＋S可以计算出n(SO2)
＝n(I2)＝120 mL×10－3 L·mL－1×0.010 00 mol·L－1＝120×10－5 mol，由于SO2的平均回收率为95％，则实际生成的n(SO2)＝≈1263×
10－5 mol，则根据S元素守恒可知，该样品中亚硫酸盐含量为≈80.8 mg·kg－1。
6.(10分)(2024·甘肃酒泉三模)磷酸锌[Zn3(PO4)2，Mr＝385]，在水中几乎不溶，其在水中的溶解度随温度的升高而降低，常用作氯化橡胶合成高分子材料的阻燃剂。实验室采用“氨－碳酸铵浸取法”制备磷酸锌的实验步骤如下：
步骤Ⅰ：分别配制132.0 g 35％的(NH4)2CO3溶液和350.0 g 28％的氨水，并将二者以体积比为1∶3混合。
步骤Ⅱ：在30 ℃下，
用足量的(NH4)2CO3、
氨水混合液浸取粗ZnO
(杂质难溶，且不参与
反应)，装置如下图甲。
浸取后，过滤除去杂质
得到[Zn(NH3)4]CO3溶液。
步骤Ⅲ：向[Zn(NH3)4]CO3溶液中分批滴加稍过量的H3PO4溶液，保持70～80 ℃、回流条件下发生转化反应，装置如下图乙所示。
回答下列问题：
(1)图甲中有一处错误，请指出　　　　　　　　 　　　　　，
仪器D的名称为　　　 　。
三颈烧瓶右侧导气管插入液面以下
球形冷凝管
(2)装置E的作用是　　　 　　　　，步骤Ⅰ中配制(NH4)2CO3溶液时，最好选用规格为　 (填字母)的量筒量取蒸馏水。
a.10 mL
b.50 mL
c.100 mL
d.250 mL
装置E的作用是吸收氨气，防止其污染空气，步骤Ⅰ中配制(NH4)2CO3溶液时，最好选用规格为100 mL的量筒量取蒸馏水，故选c；
吸收氨气，防止其污染空气
c
(3)步骤Ⅱ中“浸取”粗ZnO时，不采取更高温度的原因是　　　　　　 .
　 　；“浸取”过程中发生反应的化学方程式为　　　 .　　　　　
　 . 　 。
防止氨水分解、
挥发
ZnO＋(NH4)2CO3＋2NH3·H2O [Zn(NH3)4]CO3＋3H2O{或ZnO＋(NH4)2CO3＋2NH3 [Zn(NH3)4]CO3＋H2O}
(4)步骤Ⅲ充分反应后经过滤、洗涤、干燥得Zn3(PO4)2，洗涤沉淀时，用
　 (填“热水”或“冷水”)，原因是　　　　　　　　　　　　　 .　
　　　　　　 　　　。
洗涤沉淀时，用热水，原因是Zn3(PO4)2在水中几乎不溶，其在水中的溶解度随温度的升高而降低，洗涤时，用热水比用冷水损耗少；
热水
Zn3(PO4)2在水中几乎不溶，其在水中的溶解度随温度的升高而降低，洗涤时，用热水比用冷水损耗少
(5)步骤Ⅲ中转化反应的主反应除生成Zn3(PO4)2外，还生成一种磷酸正盐 和一种温室气体，则该主反应的化学方程式为　　　　　　　 .
.　　　 　。
3[Zn(NH3)4]CO3＋6H3PO4
Zn3(PO4)2↓＋4(NH4)3PO4＋3CO2↑＋3H2O
(6)本实验中使用27.0 g质量分数为
90％的粗ZnO，最终得到30.8 g
Zn3(PO4)2，则该实验中Zn3(PO4)2
的产率为　　　。
根据锌元素守恒，理论上得到的Zn3(PO4)2的物质的量为n(ZnO)＝＝0.1 mol，理论上得到的Zn3(PO4)2的质量为0.1 mol×385 g/mol＝38.5 g，则该实验中Zn3(PO4)2的产率为×100％＝80％。
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80％第63讲　以物质含量或组成测定为主的综合实验
【复习目标】　1.掌握物质含量或组成测定的一般方法。2.掌握定量测定实验的思维模型。
类型一　物质含量的测定
1.重量分析法
(1)在重量分析中，一般首先采用适当的方法，使被测组分以单质或化合物的形式从试样中与其他组分分离。
(2)重量分析法不需要指示剂，实验的关键是准确判断反应是否完全，以及反应前后固体(或液体)质量的变化。
(3)重量分析法包括分离和称量两个过程。根据分离的方法不同，重量分析法又可分为沉淀法、挥发法、萃取法等。
(4)计算方法
采用重量分析法进行定量计算时，可根据实验中发生反应的化学方程式或原子守恒确定相关物质之间的定量关系，再结合实验数据列出关系式，并进行相关计算。
2.滴定分析法
(1)滴定分析法是将已知准确浓度的标准溶液，滴加到待测溶液中(或者将待测溶液滴加到标准溶液中)，直到所加的标准溶液与待测溶液按化学计量关系定量反应完全为止，然后测量标准溶液消耗的体积，根据标准溶液的浓度和所消耗的体积，计算出待测物质的含量。
(2)实验的关键是准确量取待测溶液，根据指示剂的颜色变化确定滴定终点。
(3)根据标准溶液和待测溶液间反应类型的不同，可将滴定分析法分为四大类：中和滴定、氧化还原滴定、络合滴定和沉淀滴定。
3.气体体积法
(1)通过测量反应生成气体的体积进行定量分析的方法，实验的关键是准确测量生成气体的体积。
(2)测气体体积的方法分为直接测量法和间接测量法
直接测量法 将气体通入带有刻度的容器中，直接读取气体的体积。根据所用测量仪器的不同，直接测量法可分为倒置量筒法和滴定管法两种
间接测量法 利用气体将液体(通常为水)排出，通过测量所排出液体的体积从而得到气体体积。常用的测量装置为用导管连接的装满液体的广口瓶和空量筒。排水法收集气体时，要保证“短进长出”
1.(2025·山东新泰检测)过氧化钠常作漂白剂、杀菌剂、消毒剂。过氧化钠保存不当容易吸收空气中CO2而变质。某课外活动小组为了粗略测定过氧化钠的纯度，他们称取a g样品，并设计用如图装置来测定过氧化钠的质量分数。
(1)将仪器连接好以后，必须进行的第一步操作是　　　　　　　　　　　　　。
(2)B装置出来的气体是否需要干燥　　　　(填“是”或“否”)。写出装置B中溶液的作用：　　　　　　　　　　　　　　。
(3)D中NaOH溶液的作用是　　　　　　　。
(4)实验结束，读取实验中生成气体的体积时，下列叙述不合理的是　　　　(填字母)。
学生用书 第343页
a.直接读取气体体积，不需冷却到室温
b.上下移动量筒，使得E、F中液面高度相同
c.视线与凹液面的最低点相平读取量筒中水的体积
(5)读出量筒内水的体积后，折算成标准状况下氧气的体积为V mL，则样品中过氧化钠的质量百分数为　　　　。
答案：(1)检查装置的气密性
(2)否　吸收挥发的HCl气体
(3)吸收未反应的CO2
(4)a　(5)％
解析：(1)本实验是测定二氧化碳和过氧化钠反应生成的氧气，装置必须气密性完好，将仪器连接好以后，必须进行的第一步操作是检查装置的气密性；(2)B装置出来的气体不需要干燥，二氧化碳、水蒸气和过氧化钠反应生成氧气，物质的量定量关系相同，对测定过氧化钠质量分数无影响，所以不需要干燥除去水蒸气；装置B中溶液的作用是吸收挥发的HCl气体；(3)D为吸收多余的二氧化碳的装置，防止多余的二氧化碳进入量气装置，导致测得的氧气的体积偏大；(4)直接读取气体体积，不冷却到室温，会使溶液体积增大，读出结果产生误差，故a不正确；调整量筒内外液面高度使之相同，使装置内压强和外界压强相同，避免读取体积产生误差，故b正确；视线与凹液面的最低点相平读取量筒中水的体积是正确的读取方法，故c正确；(5)测定出量筒内水的体积后，折算成标准状况下氧气的体积为V mL，则n(O2)＝ mol，由于n(O2)＝n(Na2O2)，则样品中过氧化钠的质量分数为×100％＝％。
2.(2024·全国甲卷) CO(NH2)2·H2O2(俗称过氧化脲)是一种消毒剂，实验室中可用尿素与过氧化氢制取，反应方程式如下：CO(NH2)2＋H2O2CO(NH2)2·H2O2。
(一)过氧化脲的合成
烧杯中分别加入25 mL 30％H2O2(ρ＝1.11 g·cm－3)、40 mL蒸馏水和12.0 g尿素，搅拌溶解。30 ℃下反应40 min，冷却结晶、过滤、干燥，得白色针状晶体9.4 g。
(二)过氧化脲性质检测
Ⅰ.过氧化脲溶液用稀H2SO4酸化后，滴加KMnO4溶液，紫红色消失。
Ⅱ.过氧化脲溶液用稀H2SO4酸化后，加入KI溶液和四氯化碳，振荡，静置。
(三)产品纯度测定
溶液配制：称取一定量产品，用蒸馏水溶解后配制成100 mL溶液。
滴定分析：量取25.00 mL过氧化脲溶液至锥形瓶中，加入一定量稀H2SO4，用准确浓度的KMnO4溶液滴定至微红色，记录滴定体积，计算纯度。
回答下列问题：
(1)过滤中使用到的玻璃仪器有　　　　　　　　(写出两种即可)。
(2)过氧化脲的产率为　　　　。
(3)性质检测Ⅱ中的现象为　　　　　　　　　　　　　　　　。性质检则Ⅰ和Ⅱ分别说明过氧化脲具有的性质是　　　　　　　　。
(4)“滴定分析”步骤中，下列操作错误的是　　　　(填标号)。
A.KMnO4溶液置于酸式滴定管中
B.用量筒量取25.00 mL过氧化脲溶液
C.滴定近终点时，用洗瓶冲洗锥形瓶内壁
D.锥形瓶内溶液变色后，立即记录滴定管液面刻度
(5)以下操作导致过氧化脲纯度测定结果偏低的是　　　　(填标号)。
A.容量瓶中液面超过刻度线
B.滴定管水洗后未用KMnO4溶液润洗
C.摇动锥形瓶时KMnO4溶液滴到锥形瓶外
D.滴定前滴定管尖嘴处有气泡，滴定后气泡消失
答案：(1)烧杯、漏斗、玻璃棒(可任选两种作答)　(2)50％　(3)液体分层，上层为无色，下层为紫色　还原性、氧化性　(4)BD　(5)A
解析：(1)过滤操作需要的玻璃仪器有烧杯、漏斗、玻璃棒，可任选两种作答。(2)实验中加入尿素的质量为12.0 g，物质的量为0.2 mol，过氧化氢的质量为25 mL×1.11 g·cm－3×30％＝8.325 g，物质的量约为0.245 mol，过氧化氢过量，产率应按照尿素的质量计算，理论上可得到过氧化脲0.2 mol，质量为0.2 mol×94 g/mol＝18.8 g，实验中实际得到过氧化脲9.4 g，故过氧化脲的产率为×100％＝50％。(3)在过氧化脲的性质检测中，检测Ⅰ用稀H2SO4酸化，加入KMnO4溶液，紫红色消失，说明过氧化脲被酸性KMnO4氧化，体现了过氧化脲的还原性；检测Ⅱ用稀H2SO4酸化，加入KI溶液和四氯化碳溶液，过氧化脲会将KI氧化为I2，体现了过氧化脲的氧化性，生成的I2在四氯化碳中溶解度较大，会溶于四氯化碳溶液，且四氯化碳密度大于水，振荡，静置后出现的现象为液体分层，上层为无色，下层为紫色。(4)KMnO4溶液是强氧化性溶液，应置于酸式滴定管中，A项正确；量筒的精确度不能达到0.01 mL，量取25.00 mL的溶液应选用滴定管，B项错误；滴定过程中，待测液有可能会溅到锥形瓶内壁，滴定近终点时，为了使结果更精确，可用洗瓶冲洗锥形瓶内壁，C项正确；锥形瓶内溶液变色后，应等待30 s，观察溶液不再恢复原来的颜色后，才能记录滴定管液面刻度，D项错误。(5)在配制过氧化脲溶液时，容量瓶中液面超过刻度线，会使溶液体积偏大，配制的溶液浓度偏低，会使滴定过程中消耗的KMnO4溶液体积偏低，导致测定结果偏低，A项符合题意；滴定管水洗后未用KMnO4溶液润洗，会导致KMnO4溶液浓度偏低，会使滴定过程中消耗的KMnO4溶液体积偏高，导致测定结果偏高，B项不符合题意；摇动锥形瓶时KMnO4溶液滴到锥形瓶外，会使滴定过程中消耗的KMnO4溶液体积偏高，导致测定结果偏高，C项不符合题意；滴定前滴定管尖嘴处有气泡，滴定后气泡消失，会使滴定过程中消耗的KMnO4溶液体积偏高，导致测定结果偏高，D项不符合题意。
类型二　物质组成的测定
确定物质组成的注意事项
(1)测定实验中要有消除干扰气体的意识
如用惰性气体将干扰气体排出，或用溶液吸收干扰气体等。
(2)测定实验中要有被测量气体全部被测量的意识
如可采取反应结束后继续向装置中通入惰性气体以使被测量气体全部被吸收剂吸收的方法。
(3)测定实验中要有“数据”的采集处理意识
①称量固体质量时，中学一般用托盘天平，可估读到0.1 g，精确度要求高的实验中可以用分析天平或电子天平。
②测量液体体积时，一般实验中选用适当规格的量筒，可估读到0.1 mL，准确度要求高的定量实验如中和滴定中选用滴定管，可估读到0.01 mL。
③气体除了量取外，还可以称量。称气体的质量时一般有两种方法：一种方法是称反应装置在放出气体前后的质量减小值；另一种方法是称吸收装置前后的质量增大值。
④用pH试纸(测得整数值)或pH计(精确到0.01)直接测出溶液的pH，经过计算可以得到溶液中H＋或OH－的物质的量浓度。
学生用书 第344页
1.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，装入试剂；
步骤Ⅱ：旋开分液漏斗活塞与旋塞，并点燃酒精喷灯；
步骤Ⅲ：足够长时间后，D中产生气泡速率变快时，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。
请回答：
(1)有同学认为D中应设置防倒吸装置，你认为是否有必要？　　　　(填“是”或“否”)，说明理由：　　　　　　　　　　　　　　。
(2)步骤Ⅳ需要的玻璃仪器除250 mL容量瓶、烧杯、玻璃棒外，还需要　　　　，步骤Ⅳ所得溶液的主要溶质为　　　　。
(3)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。写出FexSy与O2反应的化学方程式：　　　　　　　　　　　　　。
设计实验方案检验FexSy与O2反应后产物的金属阳离子：　　　　　　　。
(4)若步骤Ⅳ配制溶液时俯视容量瓶的刻度线，则测得铁硫化物的x∶y的值　　　　(填“偏大”“不影响”或“偏小”)。
答案：(1)否　SO2中含不溶于NaOH溶液的O2　(2)胶头滴管　Na2SO3　(3)4FeS2＋11O28SO2↑＋2Fe2O3　反应后的固体溶于稀盐酸，滴加硫氰化钾溶液，观察是否出现红色　(4)偏小
解析：本实验的目的，是利用氧化法将FexSy中的S元素氧化为SO2，然后氧化、沉淀(生成BaSO4)测定S元素的质量，再利用FexSy的质量得出Fe元素的质量，从而求出FexSy中Fe、S的原子个数比，最后得出该化合物的组成。在A装置中，利用Na2O2与H2O反应制得O2，进入B装置中干燥，在C装置中将FexSy氧化为Fe2O3和SO2，再用NaOH溶液吸收SO2，生成Na2SO3和Na2SO4(部分Na2SO3被O2氧化为Na2SO4)的混合物。(1)此装置中，不需要防倒吸装置，虽然SO2易溶于水，但是其中还有难溶于水的氧气，不会因为SO2溶于水而使气压迅速降低发生倒吸；(2)步骤Ⅳ中配制250 mL溶液时，所需的玻璃仪器除250 mL容量瓶、玻璃棒和烧杯外，还有胶头滴管，C装置中产生的气体，主要为SO2，所以D中溶质主要为Na2SO3；(3)取25.00 mL步骤Ⅳ中所配溶液，加入足量的双氧水，将其全部氧化为Na2SO4，再加入足量盐酸酸化的BaCl2溶液，所得沉淀为BaSO4，质量为4.66 g，其物质的量为0.02 mol，250 mL溶液中S的物质的量为0.2 mol，根据S原子守恒，12.0 g FexSy中n(S)＝0.2 mol，m(S)＝6.4 g，m(Fe)＝5.6 g，n(Fe)＝0.1 mol，所以，x∶y＝1∶2，故FexSy的化学式为FeS2，所以反应的化学反应为4FeS2＋11O28SO2↑＋2Fe2O3；反应后产物为氧化铁，含有金属阳离子为铁离子，实验方案为将反应后的固体溶于稀盐酸，滴加硫氰化钾溶液，观察是否出现红色；(4)若步骤Ⅳ配制溶液时俯视容量瓶的刻度线，则所配溶液的体积小于250 mL，故所测硫元素含量偏高，使得铁硫化物的x∶y的值偏小。
2.元素分析是有机化合物的表征手段之一。按下图实验装置(部分装置略)对有机化合物进行C、H元素分析。
回答下列问题：
(1)将装有样品的Pt坩埚和CuO放入石英管中，先　　　　　　，而后将已称重的U型管c、d与石英管连接，检查　　　　　　。依次点燃煤气灯　　　　，进行实验。
(2)O2的作用有　　　　　　　，CuO的作用是　　　　　　(举1例，用化学方程式表示)。
(3)c和d中的试剂分别是　　　　、　　　　(填标号)。c和d中的试剂不可调换，理由是　　　　　　　　　　　　　　。
A.CaCl2 B.NaCl
C.碱石灰(CaO＋NaOH) D.Na2SO3
(4)Pt坩埚中样品CxHyOz反应完全后，应进行操作：　　　　　　　　　　　　　。
取下c和d管称重。
(5)若样品CxHyOz为0.023 6 g，实验结束后，c管增重0.010 8 g，d管增重0.035 2 g。质谱测得该有机物的相对分子质量为118，其分子式为　　　　。
答案：(1)通入O2排除石英管中的空气　装置气密性　b、a　(2)排出装置中空气，氧化有机物，将生成的CO2和H2O赶入c和d装置中完全吸收　CO＋CuOCu＋CO2　(3)A　C　碱石灰可以同时吸收水蒸气和二氧化碳　(4)关闭煤气灯a、b，继续通入一段时间O2，直至装置冷却至室温　(5)C4H6O4
解析：利用如图所示的装置测定有机物中C、H两种元素的含量，将样品装入Pt坩埚中，后面放置CuO，反应结束后，称量两U型管的增重计算有机物中C、H两种元素的含量，结合其他技术手段，从而得到有机物的分子式。(1)实验前，应先通入O2排出石英管中的空气，防止石英管中空气中含有的CO2和水蒸气对实验产生干扰，而后将U型管c、d与石英管连接，检查装置气密性，随后先点燃b处煤气灯后点燃a处煤气灯，保证当a处发生反应时产生的CO能与CuO反应生成CO2；(2)O2可排出装置中空气，同时作为反应物氧化有机物使其生成CO2和H2O，还可以将生成的CO2和H2O赶入c和d装置中使其被完全吸收。有机物氧化不充分时会生成CO，而CuO可将CO氧化为CO2，从而使有机物中的C元素完全被氧化，反应方程式为CO＋CuOCu＋CO2；(3)有机物燃烧后生成的CO2和H2O分别用碱石灰和无水CaCl2吸收，其中c管装有无水CaCl2，d管装有碱石灰，二者不可调换，因为碱石灰能同时吸收水蒸气和二氧化碳，影响最后分子式的确定；(4)样品反应完全后，装置内仍有残留的CO2和H2O，故应继续通入一段时间O2，将CO2和H2O赶入c、d装置中；(5)c管装有无水CaCl2，用来吸收生成的水蒸气，则增重量为水蒸气的质量，由此可以得到有机物中H元素的物质的量n(H)＝＝＝0.001 2 mol；d管装有碱石灰，用来吸收生成的CO2，则增重量为CO2的质量，由此可以得到有机物中C元素的物质的量n(C)＝＝＝0.000 8 mol；有机物中O元素的质量为m(O)＝0.023 6－0.001 2×1－0.000 8×12＝0.012 8 g，其物质的量n(O)＝＝＝0.000 8 mol；该有机物中C、H、O三种元素的原子个数比为0.000 8∶0.001 2∶0.000 8＝2∶3∶2；质谱测得该有机物的相对分子质量为118，则其分子式为C4H6O4。
1.(2024·河北卷)市售的溴(纯度99％)中含有少量的Cl2和I2，某化学兴趣小组利用氧化还原反应原理，设计实验制备高纯度的溴。回答下列问题：
(1)装置如图(夹持装置等略)，将市售的溴滴入盛有浓CaBr2溶液的B中，水浴加热至不再有红棕色液体馏出。仪器C的名称为　　　　；CaBr2溶液的作用为　　　　　　　；
D中发生的主要反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　。
学生用书 第345页
(2)将D中溶液转移至　　　　(填仪器名称)中，边加热边向其中滴加酸化的KMnO4溶液至出现红棕色气体，继续加热将溶液蒸干得固体R。该过程中生成I2的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　。
(3)利用图示相同装置，将R和K2Cr2O7固体混合均匀放入B中，D中加入冷的蒸馏水。由A向B中滴加适量浓H2SO4，水浴加热蒸馏。然后将D中的液体分液、干燥、蒸馏，得到高纯度的溴。D中蒸馏水的作用为　　　　和　　　　。
(4)为保证溴的纯度，步骤(3)中K2Cr2O7固体的用量按理论所需量的计算，若固体R质量为m克(以KBr计)，则需称取　　　　g K2Cr2O7(M＝294 g·mol－1)(用含m的代数式表示)。
(5)本实验所用钾盐试剂均经重结晶的方法纯化。其中趁热过滤的具体操作为漏斗下端管口尖嘴处紧靠烧杯内壁，转移溶液时用　　　　　　　，
滤液沿烧杯壁流下。
答案：(1)直形冷凝管　除去市售的溴中少量的Cl2，抑制Br2与水反应　Br2＋K2C2O42KBr＋2CO2↑　(2)蒸发皿　2Mn＋10I－＋16H＋2Mn2＋＋5I2＋8H2O　(3)冷凝溴蒸气　液封
(4) m　(5)玻璃棒引流，玻璃棒下端靠在三层滤纸处
解析：(1)仪器C为直形冷凝管，用于冷凝蒸气；市售的溴中含有少量的Cl2，Cl2可与CaBr2发生氧化还原反应而被除去，还可以抑制Br2与水反应；水浴加热时，由于Br2为进入D的主要物质，故主要反应的化学方程式为Br2＋K2C2O42KBr＋2CO2↑；(2)将D中溶液转移至蒸发皿中，边加热边向其中滴加酸化的KMnO4溶液至出现红棕色气体(Br2)，即说明KMnO4已将KI全部氧化，发生反应的离子方程式为2Mn＋10I－＋16H＋2Mn2＋＋5I2＋8H2O；KBr几乎未被氧化，继续加热将溶液蒸干所得固体R的主要成分为KBr；(3)冷的蒸馏水可以冷凝溴蒸气，液化后密度Br2＞H2O，D中冷的蒸馏水起到液封的作用，可减少溴的挥发；(4)m克KBr固体的物质的量为 mol，根据转移电子相等可得关系式6KBr～6e－～K2Cr2O7，则理论上需要K2Cr2O7的物质的量为 mol，实际所需称取K2Cr2O7的质量为 mol××294 g·mol－1＝m g；(5)趁热过滤的具体操作：漏斗下端管口尖嘴处紧靠烧杯内壁，转移溶液时用玻璃棒引流，玻璃棒下端靠在三层滤纸处，滤液沿烧杯壁流下。
2.(2023·湖北卷)学习小组探究了铜的氧化过程及铜的氧化物的组成。回答下列问题：
(1)铜与浓硝酸反应的装置如下图，仪器A的名称为　　　　，装置B的作用为　　　　　　　。
(2)铜与过量H2O2反应的探究如下：
实验②中Cu溶解的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　；
产生的气体为　　　　。比较实验①和②，从氧化还原角度说明H＋的作用是　　　　　　　
　　　　　　　。
(3)用足量NaOH处理实验②新制的溶液得到沉淀X，元素分析表明X为铜的氧化物，提纯干燥后的X在惰性氛围下加热，m g X完全分解为n g黑色氧化物Y，＝。X的化学式为　　　　。
(4)取X粗品0.050 0 g(杂质不参加反应)与过量的酸性KI完全反应后，调节溶液至弱酸性。以淀粉为指示剂，用0.100 0 mol·L－1 Na2S2O3标准溶液滴定，滴定终点时消耗Na2S2O3标准溶液15.00 mL。(已知：2Cu2＋＋4I－2CuI↓＋I2，I2＋2S22I－＋S4)标志滴定终点的现象是　　　　　　　　　　　　　，
粗品中X的相对含量为　　　　。
答案：(1)具支试管　防倒吸
(2)Cu＋ H2O2 ＋2H＋Cu2＋＋2H2O　O2 　增强H2O2的氧化性　(3)CuO2
(4)滴入最后半滴Na2S2O3标准溶液时，溶液由蓝色变为无色，且半分钟内不变色　96.0％
解析： (1)由题给实验装置可知，仪器A的名称为具支试管；Cu与浓HNO3反应产生的尾气直接用NaOH溶液吸收会引发溶液倒吸，装置B起到安全瓶的作用，防止倒吸。(2)Cu在稀H2SO4作用下，被H2O2氧化生成Cu2＋和H2O，溶液变蓝。Cu2＋作用下，H2O2会被催化分解生成O2。在Na2SO4溶液中H2O2不能氧化Cu，在稀H2SO4中H2O2能氧化Cu，说明H＋使得H2O2的氧化性增强。(3)X为铜的氧化物，设X的化学式为CuOx，其在惰性氛围下分解生成黑色氧化物(CuO)，则：
CuOxCuO＋O2
64＋16x 　80
　m　　　n
则＝，又＝，解得x＝2，则X的化学式为CuO2。(4)CuO2在酸性条件下生成Cu2＋，Cu2＋与KI反应生成I2，I2遇淀粉变蓝，用Na2S2O3标准溶液滴定I2，当滴入最后半滴Na2S2O3标准溶液时，溶液由蓝色变为无色，且半分钟内不变色时，表明I2已完全反应，达到滴定终点。CuO2中Cu为＋2价、O为－1价，结合已知反应可知，CuO2在酸性条件下与KI发生反应2CuO2＋ 8I－＋8H＋2CuI＋3I2 ＋4H2O，则2CuO2 ～3I2 ～ 6Na2S2O3，则样品中m(CuO2)＝×2×96 g＝0.048 g，w(CuO2)＝×100％ ＝96.0％。
课时测评63　以物质含量或组成测定为主的综合实验
(时间：45分钟　满分：60分)
(本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！)
1.(10分)绿矾是含有一定量结晶水的硫酸亚铁，在工农业生产中具有重要的用途。某化学兴趣小组对绿矾的一些性质进行探究。回答下列问题：
Ⅰ.测定绿矾中结晶水含量
为测定绿矾中结晶水含量，将石英玻璃管(带两端开关K1和K2)(设为装置A)称重，记为m1 g。将样品装入石英玻璃管中，再次将装置A称重，记为m2 g。按如图连接好装置进行实验。
(1)将下列实验操作步骤正确排序　　　　→　　　　→　　　　→
　　　　→c→e(填字母)；重复上述操作步骤，直至A恒重，记为m3 g。
a.点燃酒精灯，加热
b.熄灭酒精灯
c.关闭K1和K2
d.打开K1和K2，缓缓通入N2
e.称量A
f.冷却至室温
(2)根据实验记录，计算绿矾化学式中结晶水数目x＝　　　　(列式表示)。
Ⅱ.探究绿矾的热分解产物
该小组用如图所示装置进行实验(夹持仪器略)。
(3)在实验过程中，观察到A中固体变红棕色，B中的现象：　　　　　　
　　　　　　　；
C中试纸的颜色变化是　　　　　　　。
(4)D中有白色沉淀生成，该沉淀的化学式为　　　　　　　　　　　　　。
有同学认为还应该增加一个实验，取D中沉淀，加入一定量的盐酸以确定其组成，从而确定FeSO4·xH2O的分解产物，你认为是否必要？　　　　(填“是”或“否”)，请说明你的理由：　　　　　　　　　　　　　　。
Ⅲ.测定绿矾热分解时的温度与剩余固体质量关系
(5)将8.34 g FeSO4·7H2O样品隔绝空气加热脱水，其热重曲线(样品质量随温度变化的曲线)如图所示。已知M(FeSO4·7H2O)＝278 g·mol－1，在100 ℃时，M的化学式为　　　　　　　。
答案：(1)d　a　b　f　(2)　(3)固体由白色变为蓝色　由蓝色变为红色　(4)BaSO4、BaSO3　否　铁元素的化合价升高，则必有硫元素的化合价降低，根据原子守恒和得失电子守恒可知，只有一部分硫元素的化合价降低，则进入D中的气体为SO3和SO2　(5)FeSO4·4H2O
解析：(1)测定晶体中结晶水含量时，需先排尽装置内的空气，再加热，依据固体颜色改变确定结晶水全部失去后，停止加热、冷却称量，则实验操作步骤正确排序为d→a→b→f→c→e。(2)根据实验记录，绿矾晶体的质量为(m2－m1) g，结晶水的质量为(m2－m3) g，硫酸亚铁的质量为(m3－m1) g，则绿矾化学式中结晶水数目x＝。(3)在实验过程中，无水硫酸铜吸收水，生成硫酸铜晶体，观察到B中的现象：固体由白色变为蓝色；SO3、SO2都是酸性气体，则C中试纸的颜色变化是由蓝色变为红色。(4)SO3、SO2都能与Ba(OH)2溶液反应，则D中有白色沉淀生成，该沉淀的化学式为BaSO4、BaSO3。(5)n(FeSO4·7H2O)＝＝0.03 mol，m(FeSO4)＝003 mol×152 g·mol－1＝456 g，则在100 ℃时，FeSO4·7H2O 只失去部分结晶水，此时M的摩尔质量为＝224 g·mol－1，设化学式为FeSO4·xH2O，则152＋18x＝224，x＝4，M的化学式为FeSO4·4H2O。
2.(10分)(2024·皖豫名校联盟联考)MgO2可被用于治疗消化道疾病。某学习探究小组在实验室进行了制备MgO2以及含量测定的实验。
已知：常温下MgO2不溶于水，较稳定，与酸反应生成H2O2；加热时会分解生成O2和MgO。
请回答下列问题：
(1)灼烧。灼烧Mg2(OH)2CO3制MgO时，可使用的实验装置是　　　　(填字母)。
(2)转化。向MgO中先加入稳定剂和30％H2O2溶液，充分反应后，过滤、洗涤、干燥，可得粗品MgO2。
①写出制备MgO2时发生反应的化学方程式：　　　　　　　　　　　　　。
②“转化”阶段有大量热放出，为了提高MgO2的产率，添加30％ H2O2溶液时，比较理想的操作方法为
　　　　　　　　　　　　　。
(3)测定。某研究小组拟用下图装置测定样品(含MgO杂质)中MgO2的含量。
①实验时在稀盐酸中加入FeCl3溶液的作用是　　　　　　　　　　　　(用化学方程式表示)。
②为了减小实验误差，在每次读数前需要进行的操作是　　　　　、　　　　　。
③该小组记录的实验数据如下：样品的质量为m g；反应开始前量气管的读数为a mL；反应结束冷却到室温后量气管的读数为b mL，已知：室温条件下气体摩尔体积为V0 L·mol－1，则样品中过氧化镁的质量分数为　　　　％(用含a、b、m、V0的代数式表示)；若反应结束后读取量气管中气体的体积时，液面左低右高，则测得MgO2的质量分数　　　　(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
答案：(1)c　(2)①MgO＋H2O2H2O＋MgO2
②反应装置放在冰水中冷却或少量分批加入H2O2溶液　(3)①2H2O22H2O＋O2↑　②冷却至室温　移动右侧量气管直到两侧液面相平
③　偏小
解析：(1)灼烧固体应在坩埚中进行，结合装置可知c正确；(2)①MgO与H2O2反应生成H2O和MgO2，反应方程式为MgO＋H2O2H2O＋MgO2；②“转化”阶段有大量热放出，会使溶液温度升高，H2O2不稳定，受热易分解，为提高MgO2的产率，应将反应装置放在冰水中冷却或少量、分批加入H2O2溶液；(3)①氯化铁可以催化过氧化氢分解，加快反应速率，故FeCl3的作用是催化H2O2分解，反应方程式为2H2O22H2O＋O2↑；②为防止产生误差，应该冷却气体至室温，然后移动右侧量气管直到两侧液面相平，最后再读数；③反应为MgO2＋2HClMgCl2＋H2O2，2H2O22H2O＋O2↑，得到关系式： 2MgO2～O2，则n(MgO2)＝2n(O2)＝2×＝ mol，m(MgO2)＝ mol×56 g/mol＝ g，则样品中过氧化镁的质量分数为×100％＝％；反应结束后读取量气管中气体的体积时，若液面左低右高，则测得的气体体积偏小，则测得过氧化镁的质量和质量分数均偏小。
3.(10分)碱式碳酸钴[Cox(OH)y(CO3)2]可用作电子材料、磁性材料的添加剂，受热时可分解生成三种氧化物。为了确定其组成，某化学兴趣小组同学设计了如图所示装置进行实验。
(1)请完成下列实验步骤：
①称取3.65 g样品置于硬质玻璃管内，分别称量乙、丙装置的质量；
②按如图所示装置组装好仪器，并检查装置气密性；
③加热甲装置中硬质玻璃管，当乙装置中　　　　(填实验现象)，停止加热；
④打开活塞K，缓缓通入空气数分钟后，称量乙、丙装置的质量；
⑤计算。
(2)步骤④中缓缓通入空气数分钟的目的是　　　　　　
　　　　　　　。
(3)某同学认为上述实验装置中存在一个明显缺陷，为解决这一问题，可选用下列装置中的　　　　(填字母)连接在　　　　(填装置连接位置)。
(4)若按正确装置进行实验，测得如下数据：
乙装置的质量/g 丙装置的质量/g
加热前 80.00 62.00
加热后 80.36 62.88
则该碱式碳酸钴的化学式为　　　　　　　。
(5)有人认为用如下图所示装置进行两次实验也可以确定碱式碳酸钴的组成。
实验Ⅰ：称取一定质量的样品置于Y形管a处，加入一定体积一定物质的量浓度的足量稀硫酸于Y形管b处，量气管中盛放饱和碳酸氢钠溶液，而不用蒸馏水，其原因是　　　　　　
　　　　　　　，然后通过　　　　　　(填操作)，引发反应，测定产生的CO2的体积(假设实验条件是在室温下)。
实验 Ⅱ：将实验Ⅰ中反应后的液体和足量的锌粒分别放置在另一个Y形管的a、b中，量气管中盛装蒸馏水，此时引发反应的方式与实验Ⅰ　　　　(填“相同”“不同”或“可相同也可不同”)，然后测定产生H2的体积(假设实验条件是在室温下)。
两次实验结束时，读数前，先　　　　，再调节量气管两侧液面持平，然后平视读数；下列实验操作有可能会使y的值偏大的是　　　　(填字母)。
A.实验Ⅰ读数时量气管左侧液面高于右侧液面
B.实验Ⅱ实验结束时，迅速调整两侧液面持平，立即读数
C.实验Ⅱ引发反应时将稀硫酸向锌粒倾斜
答案：(1)不再有气泡产生时　(2)将甲装置中产生的CO2和水蒸气全部赶入乙、丙装置中
(3)D　活塞K前(或甲装置前)
(4)Co3(OH)4(CO3)2　(5)饱和碳酸氢钠溶液会降低CO2的溶解度　将b向a倾斜，使稀硫酸流入a中　不同　恢复至室温　C
解析：(4)n(H2O)＝＝0.02 mol，n(CO2)＝＝0.02 mol，由C元素守恒知，该样品物质的量为0.01 mol，H元素物质的量为0.04 mol，则y为4，Co元素质量为3.65 g－0.04 mol×17 g·mol－1－0.02 mol×60 g·mol－1＝1.77 g，Co的物质的量为0.03 mol，故碱式碳酸钴的化学式为Co3(OH)4(CO3)2。(5)实验Ⅰ中应该让样品完全反应，所以引发反应时应该将稀硫酸向样品中倾斜；而实验Ⅱ中应该让稀硫酸完全反应，所以引发反应时应该将锌粒向稀硫酸中倾斜。
4.(10分)某浅绿色晶体X[x(NH4)2SO4·yFeSO4·zH2O]在分析化学中常用作还原剂。为确定其组成，某小组同学进行如下实验：
Ⅰ.N含量的测定
采用蒸馏法，蒸馏的装置如图所示。
相关的实验步骤如下：
①准确称取58.80 g晶体X，加水溶解后，将溶液注入三颈烧瓶中；
②准确量取50.00 mL 3.030 mol·L－1 H2SO4溶液于锥形瓶中；
③向三颈烧瓶中加入足量NaOH溶液，通入氮气，加热，蒸氨结束后取下锥形瓶；
④用0.120 mol·L－1的NaOH标准溶液滴定锥形瓶中过量的硫酸，滴定终点时消耗25.00 mL NaOH标准溶液。
(1)仪器M的名称为　　　　　　。
(2)步骤③中，发生的氧化还原反应的化学方程式为　　　　　　　，
蒸氨结束后，为了减少实验误差，还需要对直形冷凝管进行“处理”，“处理”的操作方法是　　　　　　　　　　　　　。
(3)步骤④中，若振荡时锥形瓶中有液体溅出，则所测得的n(N)的值将　　　　(填“偏大”“偏小”或“不变”)。
Ⅱ.S含量的测定
采用重量分析法，实验步骤如下：
①另准确称取58.80 g晶体X于烧杯中，加水溶解，边搅拌边加入过量的BaCl2溶液；
②将得到的溶液用无灰滤纸(灰分质量很小，可忽略)过滤，洗涤沉淀3～4次；
③用滤纸包裹好沉淀取出，灼烧滤纸包至滤纸完全灰化；
④继续灼烧沉淀至恒重，称量，得沉淀质量为69.90 g。
(4)步骤①中，判断BaCl2溶液已过量的实验操作和现象是　　　　　　　　　　。
(5)步骤②中，采用冷水洗涤沉淀，其主要目的是　　　　　　　　　　　　　。
(6)结合实验Ⅰ、Ⅱ通过计算得出晶体X的化学式为　　　　　　　　。
答案：(1)分液漏斗　(2)4Fe(OH)2＋O2＋2H2O4Fe(OH)3　用蒸馏水冲洗冷凝管内通道2～3次，将洗涤液注入锥形瓶中　(3)偏大　(4)待浊液分层后，向上层清液中加入1～2滴BaCl2溶液，若无白色浑浊出现，则说明BaCl2溶液已过量
(5)尽可能减少沉淀的溶解损失，减小实验误差　(6)(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O
解析：(3)步骤④中，若振荡时锥形瓶中有液体溅出，则锥形瓶内溶液中剩余硫酸的量减少，消耗NaOH的量减少，计算的与氨气反应的硫酸的量增多，造成所测n(N)的值偏大。(6)过量的H＋的物质的量为0.120 mol·L－1×0.025 L＝0.003 mol，与NH3反应的H＋的物质的量为3.030 mol·L－1×0.05 L×2－0.003 mol＝0.3 mol，即n(N)＝0.3 mol；69.90 g沉淀为BaSO4，则n(S)＝＝0.3 mol；利用电荷守恒：n(N)＋2n(Fe2＋)＝2n(S)，得n(Fe2＋)＝0.15 mol；再利用质量守恒得m(H2O)＝58.80 g－m(N)－m(S)－m(Fe2＋)＝16.2 g，则n(H2O)＝0.9 mol，故n(N)∶n(Fe2＋)∶n(S)∶n(H2O)＝2∶1∶2∶6，晶体X的化学式为(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O。
5.(10分)某研究小组为了更准确检测香菇中添加剂亚硫酸盐的含量，设计实验如下：
①三颈烧瓶中加入10.00 g香菇样品和400 mL水；锥形瓶中加入125 mL水、1 mL淀粉溶液，并预加0.30 mL 0.010 00 mol·L－1的碘标准溶液，搅拌。
②以0.2 L·min－1流速通氮气，再加入过量磷酸，加热并保持微沸，同时用碘标准溶液滴定，至终点时滴定消耗了1.00 mL碘标准溶液。
③做空白实验，消耗了0.10 mL碘标准溶液。
④用适量Na2SO3替代香菇样品，重复上述步骤，测得SO2的平均回收率为95％。
已知：Ka1(H3PO4)＝7.1×10－3，Ka1(H2SO3)＝1.3×10－2
回答下列问题：
(1)装置图中仪器a、b的名称分别为　　　　、　　　　。
(2)三颈烧瓶适宜的规格为　　　　(填标号)。
A.250 mL　 B.500 mL　 C.1 000 mL
(3)解释加入H3PO4，能够生成SO2的原因：　　　　　　　　　　　　　。
(4)滴定管在使用前需要　　　　、洗涤、润洗；滴定终点时溶液的颜色为　　　　；滴定反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　。
(5)若先加磷酸再通氮气，会使测定结果　　　　(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。
(6)该样品中亚硫酸盐含量为　　　　 mg·kg－1(以SO2计，结果保留三位有效数字)。
答案：(1)球形冷凝管　酸式滴定管　(2)C　(3)加入H3PO4后，溶液中存在化学平衡H2SO3 SO2＋H2O，SO2的溶解度随着温度升高而减小，SO2逸出后，促进了化学平衡H2SO3 SO2＋H2O向右移动　(4)检漏　蓝色　I2＋SO2＋2H2O2I－＋4H＋＋S　(5)偏低　(6)80.8
解析：由题中信息可知，检测香菇中添加剂亚硫酸盐的含量的原理是用过量的磷酸与其中的亚硫酸盐反应生成SO2，用氮气将SO2排入到锥形瓶中被水吸收，最后用碘标准溶液滴定，测出样品中亚硫酸盐含量。(2)三颈烧瓶中加入10.00 g香菇样品和400 mL水，向其中加入H3PO4的体积不超过10 mL。在加热时，三颈烧瓶中的液体不能超过其容积的，因此，三颈烧瓶适宜的规格为1 000 mL，选C。(3)虽然Ka1(H3PO4)＝7.1×10－3＜Ka1(H2SO3)＝1.3×10－2，但是H3PO4为难挥发性的酸，而H2SO3易分解为SO2和水，SO2的溶解度随着温度升高而减小，SO2逸出后，促进了化学平衡H2SO3 SO2＋H2O向右移动。(4)滴定管在使用前需要检漏、洗涤、润洗；滴定前，溶液中的碘被SO2还原为碘离子，溶液的颜色为无色，滴定终点时，过量的半滴碘标准溶液使淀粉溶液变为蓝色且半分钟之内不变色，因此，滴定终点时溶液为蓝色；滴定反应的离子方程式为I2＋SO2＋2H2O2I－＋4H＋＋S。(5)若先加磷酸再通氮气，则不能将装置中的空气及时排出，有部分亚硫酸盐和SO2被装置中的氧气氧化，碘标准溶液的消耗量将减少，因此会使测定结果偏低。(6)实验中SO2消耗的碘标准溶液的体积为030 mL＋100 mL＝130 mL，减去空白实验消耗的010 mL，则实际消耗碘标准溶液的体积为120 mL，根据反应I2＋SO2＋2H2O2I－＋4H＋＋S可以计算出n(SO2)＝n(I2)＝120 mL×10－3 L·mL－1×0.010 00 mol·L－1＝120×10－5 mol，由于SO2的平均回收率为95％，则实际生成的n(SO2)＝≈1263×10－5 mol，则根据S元素守恒可知，该样品中亚硫酸盐含量为≈80.8 mg·kg－1。
6.(10分)(2024·甘肃酒泉三模)磷酸锌[Zn3(PO4)2，Mr＝385]，在水中几乎不溶，其在水中的溶解度随温度的升高而降低，常用作氯化橡胶合成高分子材料的阻燃剂。实验室采用“氨－碳酸铵浸取法”制备磷酸锌的实验步骤如下：
步骤Ⅰ：分别配制132.0 g 35％的(NH4)2CO3溶液和350.0 g 28％的氨水，并将二者以体积比为1∶3混合。
步骤Ⅱ：在30 ℃下，用足量的(NH4)2CO3、氨水混合液浸取粗ZnO(杂质难溶，且不参与反应)，装置如下图甲。浸取后，过滤除去杂质得到[Zn(NH3)4]CO3溶液。
步骤Ⅲ：向[Zn(NH3)4]CO3溶液中分批滴加稍过量的H3PO4溶液，保持70～80 ℃、回流条件下发生转化反应，装置如下图乙所示。
回答下列问题：
(1)图甲中有一处错误，请指出　　　　　　　　　　　　　，
仪器D的名称为　　　　。
(2)装置E的作用是　　　　　　　，
步骤Ⅰ中配制(NH4)2CO3溶液时，最好选用规格为　　　　(填字母)的量筒量取蒸馏水。
a.10 mL b.50 mL
c.100 mL d.250 mL
(3)步骤Ⅱ中“浸取”粗ZnO时，不采取更高温度的原因是　　　　　　
　　　　　　　；
“浸取”过程中发生反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　。
(4)步骤Ⅲ充分反应后经过滤、洗涤、干燥得Zn3(PO4)2，洗涤沉淀时，用　　　　(填“热水”或“冷水”)，原因是　　　　　　　　　　　　　　。
(5)步骤Ⅲ中转化反应的主反应除生成Zn3(PO4)2外，还生成一种磷酸正盐和一种温室气体，则该主反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　。
(6)本实验中使用27.0 g质量分数为90％的粗ZnO，最终得到30.8 g Zn3(PO4)2，则该实验中Zn3(PO4)2的产率为　　　　。
答案：(1)三颈烧瓶右侧导气管插入液面以下　球形冷凝管　(2)吸收氨气，防止其污染空气　c　
(3)防止氨水分解、挥发　ZnO＋(NH4)2CO3＋2NH3·H2O[Zn(NH3)4]CO3＋3H2O{或ZnO＋(NH4)2CO3＋2NH3[Zn(NH3)4]CO3＋H2O}　(4)热水　Zn3(PO4)2在水中几乎不溶，其在水中的溶解度随温度的升高而降低，洗涤时，用热水比用冷水损耗少
(5)3[Zn(NH3)4]CO3＋6H3PO4Zn3(PO4)2↓＋4(NH4)3PO4＋3CO2↑＋3H2O　(6)80％
解析：(2)装置E的作用是吸收氨气，防止其污染空气，步骤Ⅰ中配制(NH4)2CO3溶液时，最好选用规格为100 mL的量筒量取蒸馏水，故选c；(4)洗涤沉淀时，用热水，原因是Zn3(PO4)2在水中几乎不溶，其在水中的溶解度随温度的升高而降低，洗涤时，用热水比用冷水损耗少；(6)根据锌元素守恒，理论上得到的Zn3(PO4)2的物质的量为n(ZnO)＝＝0.1 mol，理论上得到的Zn3(PO4)2的质量为0.1 mol×385 g/mol＝38.5 g，则该实验中Zn3(PO4)2的产率为×100％＝80％。
学生用书 第346页

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