跟踪检测（五十八） 定量实验的设计与评价
1．某助熔剂具有较好的热稳定性，是两种常见钠盐的混合物，其中一种组分是NaCl。为确定另一种组分X及其含量，甲、乙两个小组进行了以下实验。
(1)取适量样品，注入装置A中，测定组分X的化学式。
①甲组用图Ⅰ的装置进行实验，观察到相应实验现象，则X的化学式是________。 ②乙组只用图Ⅰ中装置A和C进行实验，得到与甲组相同的实验结论，则分液漏斗中盛装的溶液应换为__________，原因是_________________________________________。
(2)甲、乙组分别用以下方法测定组分X的含量。
①甲组用装置A和图Ⅱ中所示的部分装置(可重复选用)进行实验。请选择必要的装置，依次连接的合理顺序为装置A后接________(填仪器接口的字母)。完成一组实验，除样品的质量外，还需测定的实验数据有___________________________________。
②乙组用酸碱滴定法测定X的含量。准确称取两份样品，滴入少量水润湿后，分别加入0.200 0 mol·L
－1
的盐酸40.00 mL，加入2滴酚酞作为指示剂，用0.200 0 mol·L
－1
的NaOH
溶液滴定过量盐酸至终点，实验数据列于下表中。
V(NaOH)/mL m试样/g 滴定前刻度 0.320 0 0.320 0
Ⅰ.滴定过程中选用的滴定管是________________。
Ⅱ.滴定至终点时的现象为___________________________________________________。 Ⅲ.样品中X的质量分数为__________________。
③乙组测得的X含量比实际值偏高，可能的原因是_________(填字母)。
0.52 0.35 滴定后刻度 20.48 20.39 A．用NaOH溶液润洗滴定管 B．滴定终点读数时仰视液面刻度 C．滴定时少量溶液溅出锥形瓶 D．滴定终点时滴定管尖嘴部分出现气泡
解析：(1)①与盐酸反应得到的气体不能使品红溶液褪色，而能使澄清石灰水变浑浊，说明生成的气体为CO2，则该助熔剂中含有Na2CO3或NaHCO3，由于NaHCO3受热易分解，热稳定性较差，所以X是Na2CO3。②乙组只用装置A和C即可得到相同的实验结论，说明反应过程中只有CO2生成，则分液漏斗中应盛装稀硝酸，以排除亚硫酸钠或亚硫酸氢钠的影响。(2)①测定原理应为向样品中加入足量稀盐酸，使Na2CO3完全反应生成CO2，干燥后用碱石灰吸收，称量盛碱石灰的干燥管实验前后的质量，二者之差即为生成的CO2的质量。②NaOH溶液应盛在碱式滴定管中，到达滴定终点时，溶液由无色变成红色，且30秒内不褪色。两次滴定消耗NaOH溶液的体积的平均值为20.00 mL，则样品消耗盐酸n(HCl)＝0.200 0 mol·L－1×0.040 00 L－0.200 0 mol·L－1×0.020 00 L＝0.004 mol，n(Na2CO3)0.002 mol×106 g·mol－11
＝n(HCl)＝0.002 mol，则样品中Na2CO3的质量分数为×100%＝20.320 0 g66.25%。③滴定时，滴定管必须用标准溶液润洗，不会造成误差，A项不符合题意；滴定终点读数时仰视液面刻度，使所读数值偏大，则样品消耗盐酸的体积偏小，最终结果偏小，B项不符合题意；溶液溅出锥形瓶，消耗NaOH溶液的体积偏小，则样品消耗盐酸的体积偏大，最终结果偏大，C项符合题意；滴定终点时滴定管尖嘴部分出现气泡，会造成盐酸所消耗NaOH溶液的体积偏小，则样品消耗盐酸的体积偏大，最终结果偏大，D项符合题意。
答案：(1)①Na2CO3 ②稀硝酸 Na2CO3和Na2SO3(或NaHSO3)分别与稀硝酸反应，装置C中的实验现象不同
(2)①e，f，d，c，d(其他合理答案也可) 盛装碱石灰的干燥管实验前后的质量 ②Ⅰ.碱式滴定管 Ⅱ.溶液由无色变成红色，且30秒内不褪色 Ⅲ.66.25% ③CD
2．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.NH4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·L1 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(NH4)的值将________(填“偏大”“偏小”或“不变”)。
Ⅱ.SO24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__________________。
解析：(2)Fe2＋与NaOH溶液反应生成Fe(OH)2沉淀，随后被氧化为氢氧化铁，反应的
－
＋
化学方程式为4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3；蒸氨结束后，直形冷凝管中会残留一些液氨，会对测定结果产生影响，因此为了减少实验误差，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，消耗NaOH的量减少，则测定锥形瓶内溶液中剩余的硫酸的量减少，与氨气反应的硫酸的量增多，造成所测n(NH＋4)的值偏大。(5)用冷水洗涤可以降低固体的溶解度，减少固体的溶解。(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
2－)＝＝0.3 mol，即n(NH＋69.90 g沉淀为BaSO4，则n(SO44)＝0.3 mol；
69.90 g
＝0.3 mol；
233 g·mol－1
2＋)＝2n(SO2－)，得n(Fe2＋)＝0.15 mol；再利用质量守恒得利用电荷守恒：n(NH＋4)＋2n(Fe4
2－2＋)＝16.2 g，则n(HO)＝0.9 mol，故m(H2O)＝58.80 g－m(NH＋4)－m(SO4)－m(Fe2
n(NH
＋
4)∶n(Fe2
＋
)∶n(SO2－4)∶n(H2O)＝2∶1∶2∶6，晶体X的化学式为
(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O。
答案：(1)分液漏斗
(2)4Fe(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)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
3．(2019·保定调研)某化学兴趣小组测定硫铁矿(主要成分为FeS2)矿样中硫元素的质量分数，进行如下实验：将m1 g样品放入如图所示装置C中，打开K1关闭K2，从a处不断通入空气，高温灼烧石英管中的样品。
请回答下列问题：
(1)装置B的名称为____________；a处不断通入空气的目的是_____________________。 (2)装置A的作用是____________________________________________________。 (3)反应结束后，关闭K1打开K2，向烧瓶中加入液体，点燃G处酒精灯，使烧瓶中反应发生，操作流程如图。
①操作Ⅰ所得溶液中所含的溶质有________________________________________。 ②操作Ⅱ是洗涤、烘干、称重，检验固体是否洗净的方法是________________________。 ③该硫铁矿中硫元素的质量分数为________(用含m1、m2的代数式表示)。
(4)取煅烧后的熔渣(含有Fe2O3、FeO)，欲验证其中存在FeO，应选用的试剂是________________________。
解析：(1)由装置图可知装置B为球形干燥管；a处不断通入空气的目的是提供硫铁矿反应所需的氧气，同时使反应生成的二氧化硫全部转移到装置D中被完全吸收。(2)可以根据装置A中产生气泡的多少来控制气流的速度。(3)①D中含有过量的NaOH溶液，通入SO2发生反应：2NaOH＋SO2===Na2SO3＋H2O，再通入过量的氯气，发生反应：Na2SO3＋Cl2＋H2O===Na2SO4＋2HCl，HCl＋NaOH===NaCl＋H2O，2NaOH＋Cl2===NaCl＋H2O＋NaClO，故操作Ⅰ所得溶液中所含的溶质有Na2SO4、NaCl、NaClO。②可通过检验最后一次洗涤液中是否含有Cl－来检验固体是否洗净，方法是：取最后一次洗涤液少许于试管中，滴加硝酸银溶液和稀硝酸，有白色沉淀生成则没有洗净，否则洗净。③根据硫原子守恒可知，该硫铁矿中硫元素的质量为
m232m232m2
×32 g＝ g，该硫铁矿中硫元素的质量分数为 g÷233233233
2021届高考化学一轮复习讲义 跟踪检测(五十八) 定量实验的设计和评价
