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跟蹤檢測（三十一） 性質(zhì)探究與定量測定實驗 1．已知某氣態(tài)化石燃料X中只含有碳、氫兩種元素，為探究該氣體中碳和氫兩種元素的質(zhì)量比，某同學設計了燃燒法測量的實驗方案，通過測量裝置C和D的增重即可求得碳和氫兩種元素的質(zhì)量比。實驗裝置如圖所示(已知CuO可以作為碳氫化合物燃燒的催化劑)： (1)若A裝置中所盛放的藥品是濃NaOH溶液，裝置A的作用有①___________________；②________________________________________________________________________。 (2)C裝置中所盛放的藥品是無水CaCl2或P2O5，作用是____________________。 (3)D裝置中所盛放的藥品是濃NaOH溶液，作用是_______________________。 (4)E裝置中所盛放的藥品是__________________，作用是 ________________________________________________________________________。 (5)上述裝置中有一處錯誤，請按要求填寫表格(不考慮酒精燈和加熱方法可能存在的錯誤；若增加儀器和藥品，請指明儀器、藥品名稱和位置)： 錯誤原因 改正方法 (6)若實驗裝置經(jīng)過改正后，得到的實驗數(shù)據(jù)如表： 質(zhì)量 實驗前 實驗后 藥品＋U形管的質(zhì)量/g 101.1 102.9 藥品＋廣口瓶D的質(zhì)量/g 312.0 314.2 則該氣體中碳和氫兩種元素的質(zhì)量比為________。 解析：(1)由于空氣中含有CO2，會干擾燃燒產(chǎn)物CO2的吸收，所以必須利用NaOH除去空氣中的CO2。其次還可以利用A中氣泡的產(chǎn)生的快慢來調(diào)節(jié)通入速率，以保證O2過量。(2)根據(jù)燃燒產(chǎn)物水和CO2可知，首先應該先吸收水，然后再吸收CO2。故C用來吸收水蒸氣。(3)D用來吸收燃燒生成的CO2。(4)由于空氣中也含有水蒸氣和CO2，所以E裝置是吸收空氣中的水和CO2的，因此試劑是堿石灰或固體NaOH。(5)由于從A中出來的氣體中一定含有水蒸氣，會對后續(xù)的實驗產(chǎn)生影響，所以需要在A和B之間加一個盛濃硫酸的洗氣瓶或盛無水CaCl2(或P2O5、堿石灰、固體NaOH等)的干燥管。(6)藥品＋U形管的質(zhì)量增加1.8 g為生成水的質(zhì)量，藥品＋廣口瓶D質(zhì)量增加2.2 g為燃燒生成CO2氣體的質(zhì)量，物質(zhì)的量分別是0.1 mol水和0.05 mol CO2，其中碳和氫元素的質(zhì)量之比＝(0.0512)∶(0.121)＝3∶1。 答案：(1)①除去空氣中的CO2氣體?、谡{(diào)節(jié)X和空氣的通入速率，保證O2過量　(2)吸收混合氣體中的水蒸氣 (3)吸收燃燒生成的CO2氣體 (4)堿石灰或固體NaOH　防止空氣中的CO2和水蒸氣進入裝置D，對結果產(chǎn)生影響 (5)加熱前沒有除去對本實驗有影響的水蒸氣　在A、B之間加一個盛濃硫酸的洗氣瓶或盛無水CaCl2(或P2O5、堿石灰、固體NaOH等)的干燥管　(6)3∶1 2．某化學學習小組采用如圖所示裝置，對濃硝酸與木炭的反應進行探究(已知：4HNO34NO2↑＋O2↑＋2H2O)。 請回答下列問題： (1)檢查裝置氣密性后，將燃燒匙中的木炭在酒精燈上加熱至紅熱狀態(tài)，伸入三頸燒瓶中，并塞緊瓶塞，滴加濃硝酸，可觀察到三頸燒瓶中氣體的顏色為________，產(chǎn)生該氣體的化學方程式是_________________________________________。 (2)裝置C中盛有足量Ba(OH)2溶液，熾熱的木炭與濃硝酸反應后可觀察到C中出現(xiàn)白色沉淀，該白色沉淀為________(填化學式)。 (3)裝置B的作用是____________________。 (4)裝置D中收集到了無色氣體，部分同學認為是NO，還有部分同學認為是O2。下列對該氣體的檢驗方法不合適的是________。 A．向裝置D中通入O2，觀察集氣瓶內(nèi)氣體的顏色變化 B．將濕潤的藍色石蕊試紙伸入集氣瓶內(nèi)，觀察藍色石蕊試紙是否變紅 C．將帶火星的木條伸入集氣瓶中，觀察木條是否復燃 解析：(1)碳與濃硝酸在加熱的條件下反應生成CO2和紅棕色的NO2，所以可觀察到三頸燒瓶中氣體的顏色為紅棕色，反應方程式為C＋4HNO3(濃)CO2↑＋4NO2↑＋2H2O。(2)裝置C中盛有足量Ba(OH)2溶液，CO2通入其中，產(chǎn)生白色BaCO3沉淀。(3)根據(jù)裝置圖可以知道，裝置B的作用為安全瓶，防倒吸。(4)A項，NO和足量的O2反應生成紅棕色的NO2，正確；B項，NO和O2均不具有酸性，不能用濕潤的藍色石蕊試紙進行檢驗，錯誤；C項，O2能使帶火星的木條復燃，而NO不能，正確。 答案：(1)紅棕色　C＋4HNO3(濃)4NO2↑＋CO2↑＋2H2O　(2)BaCO3　(3)安全瓶，防倒吸 (4)B 3．(2019濰坊質(zhì)檢)某種含有少量FeCl2雜質(zhì)的FeCl3樣品，現(xiàn)要測定其中鐵元素的含量。實驗采用以下步驟進行： ①準確稱量m g樣品(2～3 g)； ②向樣品中加入10 mL 5 molL－1的鹽酸，再加入蒸餾水，配制成250 mL溶液； ③量取25 mL操作②中配得的溶液，加入3 mL溴水，加熱使之完全反應； ④趁熱迅速加入濃度為10%的氨水至過量，充分攪拌，使之完全沉淀； ⑤過濾，將沉淀洗滌、灼燒、冷卻稱量，反復操作至恒重。請根據(jù)上面的敘述回答： (1)若稱量前，托盤天平的指針偏向標尺左方；稱量讀數(shù)時，指針剛好在標尺的中間，則所得樣品的質(zhì)量________。 A．比m g多　　B．比m g少　　C．恰好為m g (2)溶解樣品時要加入鹽酸，原因是_______________________________________。 (3)配制250 mL溶液時，除需250 mL的容量瓶、燒杯外，還需用到的玻璃儀器是_______________。 (4)加入溴水時發(fā)生反應的離子方程式是______________________________________。 (5)若坩堝質(zhì)量為W1 g，坩堝與灼燒后固體的總質(zhì)量是W2 g，則樣品中鐵元素的質(zhì)量分數(shù)是________________________________________________________________________。 (6)若在配制250 mL溶液時，所用的容量瓶沒有洗干凈。當含有下列物質(zhì)時，最終會使鐵元素的測定含量(填“偏高”“偏低”或“不變”)。 ①NaCl________；②Fe2(SO4)3________。 解析：(1)稱量前，天平指針偏左，說明左盤質(zhì)量大于右盤質(zhì)量，稱量讀數(shù)時，指針剛好在標尺的中間，則所得樣品的質(zhì)量偏小。(2)Fe2＋、Fe3＋能發(fā)生水解，加入鹽酸，可抑制Fe2＋、Fe3＋的水解。(3)配制過程中需要的儀器為托盤天平、藥匙、燒杯、玻璃棒、250 mL容量瓶、膠頭滴管，即還需用到的玻璃儀器是玻璃棒、膠頭滴管。(4)單質(zhì)溴具有氧化性，能氧化Fe2＋生成Fe3＋，方程式為2Fe2＋＋Br2===2Fe3＋＋2Br－。(5)若坩堝質(zhì)量是W1 g，坩堝與最終灼燒后的固體總質(zhì)量是W2 g，則生成的氧化鐵質(zhì)量為(W2－W1)g,25 mL溶液中鐵元素的質(zhì)量為g,250 mL中含有鐵元素質(zhì)量為g，所以鐵元素質(zhì)量分數(shù)為100%＝%。(6)①當含有NaCl時，沉淀質(zhì)量不變化，所以不影響結果；②當含有Fe2(SO4)3時，沉淀質(zhì)量變大，所以鐵元素的測定含量偏高。 答案：(1)B　(2)抑制Fe2＋、Fe3＋的水解 (3)玻璃棒、膠頭滴管 (4)2Fe2＋＋Br2===2Fe3＋＋2Br－　(5)% (6)①不變?、谄? 4．(2019周口聯(lián)考)葡萄酒中抗氧化劑的殘留量是以游離SO2的含量計算，我國國家標準(CB2760－2014)規(guī)定葡萄酒中SO2的殘留量≤0.25 gL－1。某興趣小組設計實驗方案對葡萄酒中SO2進行測定。 Ⅰ.定性實驗方案如下： (1)利用SO2的漂白性檢測干白葡萄酒(液體為無色)中的SO2或H2SO3。設計如下實驗： 實驗結論：干白葡萄酒不能使品紅溶液褪色，原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 Ⅱ.定量實驗方案如下(部分裝置和操作略)： (2)A中加入100.0 mL葡萄酒和適量鹽酸，加熱使SO2全部逸出并與B中H2O2完全反應，其化學方程式為____________________________。 (3)除去B中過量的H2O2，然后再用NaOH標準溶液進行滴定，除去H2O2的方法是________________________________________________________________________。 (4)步驟X滴定至終點時，消耗NaOH溶液30.00 mL，該葡萄酒中SO2的含量為_______ gL－1。該測定結果比實際值偏高，分析原因________________________。 解析：(1)干白葡萄酒不能使品紅溶液褪色的可能原因是干白葡萄酒中SO2或亞硫酸含量太少。(2)SO2與雙氧水發(fā)生氧化還原反應生成硫酸，反應的方程式為SO2＋H2O2===H2SO4。(3)雙氧水在二氧化錳作催化劑的條件下發(fā)生分解反應生成水和氧氣，所以除去H2O2的方法是加入二氧化錳并振蕩。(4)根據(jù)2NaOH～H2SO4～SO2可知SO2的質(zhì)量為(0.040 0 molL－10.030 L)64 gmol－1＝0.038 4 g，該葡萄酒中的SO2含量為＝0.384 gL－1；由于鹽酸易揮發(fā)，有部分氯化氯會揮發(fā)到B裝置中，所以會使氫氧化鈉的用量偏多，導致測定結果比實際值偏高。 答案：(1)干白葡萄酒中二氧化硫或亞硫酸含量太少 (2)SO2＋H2O2===H2SO4 (3)加入二氧化錳并振蕩(答案合理即可) (4)0.384　鹽酸揮發(fā)造成的干擾 5．(2019漳州模擬)過氧化鈣是一種溫和的氧化劑，常溫下為白色的固體，無臭無味，能潮解，難溶于水，可與水緩慢反應；不溶于醇類、乙醚等，易與酸反應，常用作殺菌劑、防腐劑等。某實驗小組擬選用如圖裝置(部分固定裝置略)制備過氧化鈣。 (1)請選擇必要的裝置，按氣流方向連接順序為________(填儀器接口的字母標號，裝置可重復使用)。 (2)根據(jù)完整的實驗裝置進行實驗，實驗步驟如下：①檢驗裝置的氣密性后，裝入藥品；②打開分液漏斗活塞通入一段時間氣體，加熱藥品；③反應結束后，____________________________________(填操作)；④拆除裝置，取出產(chǎn)物。 (3)一小組同學利用CaCl2在堿性條件下與H2O2反應制得。制備CaO2的實驗方案和裝置示意圖如圖： ①三頸燒瓶中發(fā)生的主要反應的化學方程式為________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 ②支管B的作用是____________________________________________________。 ③步驟③中洗滌CaO28H2O的液體X的最佳選擇是________(填標號)。 A．無水乙醇　　　　　　 B．濃鹽酸 C．水 D．CaCl2溶液 ④該反應常用冰水浴控制溫度在0 ℃左右，其可能的原因分析：該反應是放熱反應，溫度低有利于提高CaO28H2O產(chǎn)率；________________________________________________________________________。 (4)測定產(chǎn)品中CaO2含量的實驗步驟如下： 步驟一：準確稱取a g產(chǎn)品于有塞錐形瓶中，加入適量蒸餾水和過量的b g KI晶體，再滴入少量2 molL－1的硫酸，充分反應。 步驟二：向上述錐形瓶中加入幾滴________(作指示劑)。 步驟三：逐滴加入濃度為c molL－1的Na2S2O3溶液至反應完全，滴定至終點，記錄數(shù)據(jù)，再重復上述操作2次，得出三次平均消耗Na2S2O3溶液的體積為V mL。CaO2的質(zhì)量分數(shù)為________(用字母表示)。(已知：I2＋2S2O===2I－＋S4O) 解析：(1)制備過氧化鈣時，用雙氧水制備氧氣，鈣屬于極活潑的金屬，極易與水反應生成氫氧化鈣和氫氣，而制備的氧氣中會混有水蒸氣，所以在與鈣化合之前需要干燥，選用的試劑是濃硫酸；同時為防止空氣中水蒸氣進入，最后還需要連接盛濃硫酸的洗氣瓶。(2)實驗結束時為防止空氣進入裝置，還要繼續(xù)通氧氣直到裝置冷卻，所以實驗結束時的操作為熄滅酒精燈，待反應管冷卻至室溫，停止通入氧氣，并關閉分液漏斗的活塞。(3)①三頸燒瓶中氯化鈣與雙氧水發(fā)生反應，主要反應的化學方程式為CaCl2＋H2O2＋2NH3H2O＋6H2O===CaO28H2O↓＋2NH4Cl。②支管B的作用是平衡氣壓，便于恒壓滴液漏斗中的液體能夠順利滴下。③過氧化鈣(CaO2)難溶于水，可與水緩慢反應；不溶于醇類、乙醚等，步驟③中洗滌CaO28H2O的液體X的最佳選擇是無水乙醇。④該反應常用冰水浴控制溫度在0 ℃左右，其可能的原因分析：該反應是放熱反應，溫度低有利于提高CaO28H2O產(chǎn)率；溫度低可減少過氧化氫的分解，提高過氧化氫的利用率。(4)過氧化鈣氧化碘化鉀生成碘單質(zhì)，碘遇淀粉變藍，故指示劑選淀粉溶液；根據(jù)電子轉移守恒關系可知： CaO2～I2～2S2O 72 g 2 mol aw g cV10－3mol 因此w＝100%＝%。 答案：(1)dfebcf(或dfecbf)　(2)熄滅酒精燈，待反應管冷卻至室溫，停止通入氧氣，并關閉分液漏斗的活塞 (3)①CaCl2＋H2O2＋2NH3H2O＋6H2O===CaO28H2O↓＋2NH4Cl?、谄胶鈿鈮海阌诤銐旱我郝┒分械囊后w能夠順利滴下?、跘　④溫度低可減少過氧化氫的分解，提高過氧化氫的利用率　(4)淀粉溶液　% 6．(2019聊城模擬)中國中醫(yī)科學院青蒿素專家屠呦呦研究員獲得2016年度國家科學技術獎最高獎。青蒿素為烴的含氧衍生物，無色針狀晶體，在甲醇、乙醇、乙醚、石油醚中可溶解，在水中幾乎不溶，熔點為156～157 ℃，熱穩(wěn)定性差，青蒿素是高效的抗瘧藥。某學習小組模擬從青蒿中提取青蒿素，并設計實驗測定青蒿素的分子結構。 (1)青蒿素的提取 從青蒿中提取青蒿素的方法主要有乙醚浸取法和汽油浸取法。乙醚浸取法的主要工藝： 已知：乙醚沸點為35 ℃。 ①操作Ⅰ的名稱為________。 ②操作Ⅲ的主要過程可能是________。 A．加水溶解，蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶 B．加95%的乙醇，濃縮、結晶、過濾 C．加入乙醚進行萃取分液 (2)青蒿素分子式的測定 可用燃燒法測定青蒿素的實驗式，所需裝置如圖： ①產(chǎn)生的氧氣按從左到右流向，所選裝置各接口的連接順序是g→c→__________________→盛有堿石灰的干燥管(裝置不能重復使用)。 ②B裝置的作用是________________。 ③E裝置中CuO的作用是________________________________________。 ④稱取28.2 g樣品(只含C、H、O三種元素中的兩種或三種)，經(jīng)充分燃燒后，A裝置質(zhì)量增加66 g，C裝置質(zhì)量增加19.8 g，則該有機物的最簡式為________。 ⑤若把盛有堿石灰的干燥管的裝置去掉，所測得樣品中氧的質(zhì)量分數(shù)會________(填“偏大”“偏小”或“不變”)。 ⑥要確定該有機物的分子式，還需要的物理量為___________________________。 ⑦將青蒿素加入滴有酚酞的NaOH溶液中，溶被顏色無明顯變化，加熱并攪拌，溶液紅色變淺，說明青蒿素可能與________(填標號)具有相同的性質(zhì)。 A．乙醇　　　B．苯酚　　　C．丙酸　　　D．油脂 解析：(1)①操作Ⅰ是分離固體和液體，則可以用過濾的方法。②依據(jù)題干信息分析，A項，青蒿素不溶于水，錯誤；B項，加95%的乙醇，濃縮、結晶、過濾可以得到較純的青蒿素，正確；C項，加入乙醚進行萃取分液得到的還是混合物，錯誤。(2)實驗原理是測定一定質(zhì)量的有機物完全燃燒時生成的二氧化碳和水的質(zhì)量，來確定是否含氧及碳氫氧的個數(shù)比，求出最簡式，因此生成氧氣后必須除雜，明確各裝置的作用是解題的前提。A用來吸收二氧化碳，測定生成二氧化碳的質(zhì)量，B用于干燥通入E中的氧氣，C用來吸收水，測定生成水的質(zhì)量，D用來制取反應所需的氧氣，E是在電爐中加熱時用純氧氣氧化管內(nèi)樣品，根據(jù)一氧化碳和氧化銅反應可被氧化生成二氧化碳的性質(zhì)，可知氧化銅的作用是把有機物不完全燃燒產(chǎn)生的一氧化碳轉化為二氧化碳。①D中生成的氧氣含有水蒸氣，應先通過B中的氯化鈣吸收，在E中電爐加熱時用純氧氣氧化管內(nèi)樣品，生成二氧化碳和水，如果有一氧化碳，則E中的氧化銅可以與一氧化碳進一步反應生成二氧化碳，然后分別通入裝有濃硫酸的洗氣瓶吸收水，通過裝有氫氧化鈉的U型管吸收二氧化碳，根據(jù)產(chǎn)物的質(zhì)量推斷有機物的組成。②B裝置的作用是除去氧氣中的水蒸氣。③氧化銅將可能生成的CO氧化為CO2。④A管質(zhì)量增加66 g，可得碳元素的質(zhì)量為66 g＝18 g，C裝置質(zhì)量增加19.8 g，可得氫元素的質(zhì)量為＝19.8 g＝2.2 g，從而推出含氧元素的質(zhì)量為(28.2－18－2.2)g＝8 g，設最簡式為CxHyOz，則有x∶y∶z＝∶∶＝15∶22∶5，最簡式為C15H22O5。⑤若把盛有堿石灰的干燥管的裝置去掉，則空氣中的水和二氧化碳可能進入裝置A中，使二氧化碳的質(zhì)量增加，則氧元素的質(zhì)量減少，測定氧的質(zhì)量分數(shù)偏小。⑥測定了最簡式之后，還需要該有機物的相對分子質(zhì)量才能確定其分子式。⑦由于酯不溶于水，能在氫氧化鈉溶液中水解并消耗氫氧化鈉，結合題意可知青蒿素中含有酯基，而油脂中也含有酯基。 答案：(1)①過濾?、贐　(2)①dhifeab(或dhifeba) ②除去氧氣中的水蒸氣?、蹖⒖赡苌傻腃O氧化為CO2 ④C15H22O5?、萜　、拊撚袡C物的相對分子質(zhì)量?、逥