培优训练12：定量分析类综合实验
1.PCl3是磷的常见氯化物,可用于半导体生产的外延、扩散工序。有关物质的部分性质如下：
熔点/℃ 沸点/℃ 密度/ g·mL－1 其他 △2P＋3Cl2(少量)=====2PCl3；△2P＋5Cl2(过量)=====2PCl5 PCl3 (一)制备
如图是实验室制备PCl3的装置(部分仪器已省略)。
－112 75.5 1.574 遇水生成H3PO3和HCl,遇O2生成POCl3 黄磷 44.1 280.5 1.82
(1)仪器乙的名称是________；其中,与自来水进水管连接的接口编号是________。(填“a”或“b”)
(2)实验室制备Cl2的离子方程式_________________________________________。 实验过程中,为减少PCl5的生成,应控制____________。
(3)碱石灰的作用：一是防止空气中的水蒸气进入而使PCl3水解,影响产品的纯度；二是____________________________________________________________。 (4)向仪器甲中通入干燥Cl2之前,应先通入一段时间CO2排尽装置中的空气,其目的是________。 (二)分析
测定产品中PCl3纯度的方法如下：迅速称取4.100 g产品,水解完全后配成500 mL溶液,取出25.00 mL加入过量的0.100 0 mol·L－1 20.00 mL碘溶液,充分反应后再用0.100 0 mol·L－1 Na2S2O3溶液滴定过量的碘,终点时消耗12.00 mL Na2S2O3溶液。 已知：H3PO3＋H2O＋I2===H3PO4＋2HI；I2＋2Na2S2O3===2NaI＋Na2S4O6；假设测定过程中没有其他反应。
(5)根据上述数据,该产品中PCl3(相对分子质量为137.5)的质量分数为________。若滴定终点时俯视读数,则PCl3的质量分数________(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。 (三)探究
(6)设计实验证明PCl3具有还原性：____________________________________ _____________________________________________________________________。 (限选试剂有：蒸馏水、稀盐酸、碘水、淀粉)
试题解析 (1)仪器乙为冷凝管,用于冷凝蒸馏产物,为了使冷凝效果最好,进水口为b,故答案为：冷凝管；b；
(2)实验室用二氧化锰和浓盐酸加热或高锰酸钾和浓盐酸制备氯气,方程式为：△＋－2＋MnO2＋4H＋＋2Cl－=====Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O(或2MnO－4＋16H＋10Cl===2Mn＋5Cl2↑＋8H2O)；实验过程中,为减少PCl5的生成,应控制氯气的通入速率；故答△＋－案为：MnO2＋4H＋＋2Cl－=====Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O(或2MnO－4＋16 H＋10Cl===2Mn2＋＋5Cl2↑＋8H2O)；氯气的通入速率；
(3)氯气有毒,污染空气,碱石灰吸收多余氯气防止污染空气,防止空气中的水蒸气进入影响产品纯度,故答案为：碱石灰吸收多余氯气,防止污染空气；
(4)由于PCl3遇O2会生成POCl3,遇水生成H3PO3和HCl,通入一段时间的CO2可以排尽装置中的空气,防止生成的PCl3与空气中的O2和水反应；通入二氧化碳赶净空气,避免水和氧气与三氯化磷发生反应,故答案为：排净装置中的空气,防止空气中的水分和氧气与PCl3反应；
(5)0.100 0 mol·L－1碘溶液20.00 mL中含有碘单质的物质的量为：0.100 0 mol·L－
1
×0.020 L＝0.002 mol,根据反应I2＋2Na2S2O3===2NaI＋Na2S4O6可知,与磷酸反应
消耗的碘单质的物质的量为：0.002 mol－0.100 0 mol·L－1×0.012 L×1/2＝0.001 4 mol,再由H3PO3＋H2O＋I2===H3PO4＋2HI可知,25 mL三氯化磷水解后的溶液中含有的H3PO3的物质的量为：n(H3PO3)＝n(I2)＝0.001 4 mol,500 mL该溶液中含有H3PO3的物质的量为：0.001 4 mol×500 mL/25 mL＝0.028 mol,所以4.100 g产品中含有的三氯化磷的物质的量为0.028 mol,该产品中PCl3的质量分数为：137.5 g/mol×0.028 mol
×100%≈93.9%；若滴定终点时俯视读数,读出的标准液硫4.100 g
代硫酸钠溶液体积偏小,计算出的H3PO3消耗的碘单质的物质的量偏大,三氯化磷的物质的量偏大,三氯化磷的质量分数偏大,故答案为：93.9%；偏大；
(6)设计实验证明PCl3具有还原性的方案为：向碘水中加入PCl3,碘水褪色；故答案为：向碘水中加入PCl3,碘水褪色。 参考答案 (1)冷凝管(或冷凝器) b
△＋－
(2)MnO2＋4H＋＋2Cl－=====Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O(或2MnO－4＋16H＋10Cl===2Mn2＋＋5Cl2↑＋8H2O) 氯气通入的速率(或流量) (3)吸收多余的Cl2,防止污染环境
(4)排净装置中的空气,防止O2和水与PCl3反应 (5)93.9% 偏大
(6)向碘水中加入PCl3,碘水褪色
2.(2018·山西省实验中学高三质量检测,19)在一定条件下,二氧化硫和氧气发生如下反应：2SO2(g)＋O2(g)
2SO3(g) ΔH<0。查阅资料知SO3的熔点为
16.83 ℃,沸点是44.8 ℃。某化学学习小组欲通过实验测定上述反应中SO2的转化率,他们设计了如下实验。
请根据要求回答问题：
(1)各装置接口的连接顺序是a→________________________________________。 (2)装置Ⅳ烧杯中盛放冰水的作用是_____________________________________。 (3)装置Ⅰ所用硫酸,一般选用浓度为70%～80%的硫酸,原因是____________________________________________________________________。
(4)当装置Ⅰ中反应结束时,要打开止水夹继续通入O2一段时间,继续通入O2的目的是______________________________________________________________ ____________________________________________________________________。 (5)称量a g Na2SO3粉末与足量硫酸反应,实验结束后称得装置Ⅳ增重b g,列式表示该实验中SO2的转化率_________________________________________。 试题解析 (1)Ⅰ是制备二氧化硫,Ⅱ是氧化二氧化硫,Ⅳ是收集三氧化硫,Ⅲ是吸收尾气,为测定SO2转化为SO3的转化率,仪器的连接顺序是a→h→i→b→c→f→g→d→e。(2)由于SO3的熔点为16.83 ℃,沸点是44.8 ℃,所以装置Ⅳ烧杯中盛放冰水的作用是使SO3冷凝以便从气相中分离出来；(3)由于硫酸浓度过大时主要以分子形式存在,反应较慢；硫酸浓度过小时生成的SO2会部分溶解在稀硫酸中,故制备二氧化硫气体时一般选用浓度为70%～80%的硫酸与亚硫酸钠固体加热反应； (4)当装置Ⅰ中反应结束时,继续通入O2一段时间,目的是将装置中的SO2全部转移到装置Ⅱ中发生反应,将SO3全部转移到装置Ⅳ中冷凝为固体,提高测量SO2转化率的准确性；(5)称量a g Na2SO3粉末与足量硫酸反应,实验结束后称得装置Ⅳ增重b g,由硫元素守恒可知,SO2的转化率＝b g÷ 80 g/mol÷(a g÷126 g/mol)＝
63b
×100%。 40a
参考答案 (1)h→i→b→c→f→g→d→e (2)使SO3冷凝以便从气相中分离出来
(3)硫酸浓度过大时主要以分子形式存在,反应较慢；硫酸浓度过小时生成的SO2会部分溶解在稀硫酸中
(4)将装置中的SO2全部赶入装置Ⅱ中发生反应,将SO3 全部赶入装置Ⅳ中冷凝为固体,提高测量SO2转化率的准确性 63b
(5)40a×100%
3.(2018·河南洛阳二模,26)为测定某氟化稀土样品中氟元素的质量分数,某化学兴趣小组进行了如下实验。利用高氯酸(高沸点酸)将样品中的氟元素转化为氟化氢(低沸点酸)蒸出,再滴定测量。实验装置如图所示。
(1)a
的
作
用
是
________,
仪
器
d
的
名
称
是
____________________________________________________________________。 (2)检查装置气密性：________(填操作),关闭k,微热c,导管e末端有气泡冒出；停止加热,导管e内有一段稳定的水柱,说明装置气密性良好。
(3)c中加入一定体积高氯酸和m g氟化稀土样品,f中盛有滴加酚酞的NaOH溶液。加热b、c,使b中产生的水蒸气进入c。
①下列物质可代替高氯酸的是________(填序号)。 A.硝酸 C.硫酸
B.盐酸 D.磷酸
②实验中除有HF气体外,可能还有少量SiF4(易水解)气体生成。若有SiF4生成,实验结果将________(填“偏高”“偏低”或“不受影响”)。
③若观察到f中溶液红色褪去,需要向f中及时补加NaOH溶液,否则会使实验结果偏低,原因是____________________________________________________ ___________________________________________________________________。 (4)向馏出液中加入V1 mL c1 mol·L－1La(NO3)3溶液,得到LaF3沉淀,再用c2 mol·L－1 EDTA标准溶液滴定剩余 La3＋(La3＋与EDTA按1∶1配合),消耗EDTA标准溶液V2 mL,则氟化稀土样品中氟的质量分数为________。
(5)用样品进行实验前,需要用0.084 g氟化钠代替样品进行实验,改变条件(高氯酸用量、反应温度、蒸馏时间),测量并计算出氟元素质量,重复多次。该操作的目的是________________________。
试题解析 (1)a的作用是平衡压强,防止圆底烧瓶中压强过大,引起爆炸。仪器d的名称是直形冷凝管。
(2)检查装置气密性时在b和f中加水,使水浸没a和e的末端,从而形成密闭体系。 (3)①此实验是利用高氯酸(高沸点酸)将样品中的氟元素转化为HF(低沸点酸)蒸
高2021届高2018级高中化学一轮复习第十章化学实验基础及综合探究培优训练12
