福建省2020届高三化学综合实验题氧化还原滴定—高锰酸钾法.docx
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1、福建省2020届高三化学综合实验题氧化还原滴定高锰酸钾法 (一)原理和条件高锰酸钾法是以高锰酸钾作标准溶液在强酸性溶液中直接或间接的测定还原性或氧化性物质的含量的滴定分析方法。在酸性条件下其化学反应式为:。测定方法有三种:直接滴定法、返滴定法和间接滴定法。一些具有还原性的物质如等可用直接滴定法,一些不能直接用高锰酸钾滴定的氧化性和还原性物质则可选用返滴定法,有些非氧化性或还原性物质不能用直接滴定法或返滴定法时可采用间接滴定法。氧化还原滴定高锰酸钾法1. 工业废弃物的资源化回收再利用,可以更大限度地发挥原材料的价值。某教师在指导学生做研究性学习时,拟利用废铁屑在实验室制备FeSO4溶液,再与等物
2、质的量的(NH4)2SO4反应,制备补血剂硫酸亚铁铵晶体(NH4)2Fe(SO4)26H2O,相对分子质量为392。硫酸亚铁铵晶体比一般亚铁盐稳定,在空气中不易被氧化,易溶于水,不溶于乙醇。 (1)废铁屑的净化:将废铁屑投入10%的碳酸钠溶液中并加热510min,通过倾析法弃去纯碱溶液,并用蒸馏水洗净废铁屑,待用。(2)酸浸净化后的废铁屑:将2gFe粉、10mL3molL-1的H2SO4溶液加入烧瓶中反应,用如图所示装置制备FeSO4溶液。保持温度7080,适当添加水以补充被蒸发掉的水分,并控制溶液的pH,至反应无明显气泡产生,停止加热,过滤,称量残留固体质量。 反应过程中会产生少量H2S、P
3、H3等气体,需使用封闭装置。写出用CuSO4溶液吸收H2S气体的化学反应方程式:_。反应过程中使用过量铁粉的目的是_。(3)制备(NH4)2Fe(SO4)26H2O:向FeSO4溶液中加入一定质量的(NH4)2SO4固体,7080条件下溶解后,趁热倒入50mL乙醇中,析出晶体。实验中,需对过滤出产品的母液(pH1)进行处理。室温下,分别取母液并向其中加入指定物质,反应后的溶液中主要存在的一组离子正确的是_(填序号)。A通入过量Cl2:Fe2+、H+、NH4+、Cl、SO42B加入过量KSCN溶液:K+、NH4+、Fe3+、SO42、SCNC加入过量NaOH溶液:Na+、Fe2+、NH4+、SO
4、42、OHD加入过量NaClO和NaOH的混合溶液:Na+、SO42、Cl、ClO、OH(4)产品纯度测定:称取ag产品溶于水,配制成500mL溶液,取25.00mL待测液,用浓度为cmolL-1的酸性KMnO4溶液滴定。重复上述操作2次实验结果如下:实验次数第一次第二次第三次消耗高锰酸钾溶液的体积/mL25.5225.0224.98该产品的纯度为_(用含a、c的代数式表示)。有同学提出,测定产品中SO42的含量也可测定产品的纯度,请补充完整实验方案:称取约0.4g样品,溶于70mL水,_,将沉淀移入坩埚,灼烧至恒重,记录数据(实验中必须使用的试剂有:2molL-1的HCl溶液、BaCl2溶液
5、、AgNO3溶液)。2. 氧氯化氮(NOCl)是合成洗涤剂行业中的重要试剂。常温下氧氯化氮为红褐色液体,易挥发,易水解生成HCl和HNO2。回答下列问题: (1)氧氯化氮的制备。在实验室中利用NO和Cl2在一定条件下可制备少量氧氯化氮,其装置如下图所示:装置E的名称为_。B中蒸馏水的作用是_。选择下图装置制取一瓶纯净干燥的氯气。其连接顺序为_(按气流方向,用小写字母表示)。实验开始时,打开K2、K3,关闭K1,通入一段时间的Cl2,直至三颈烧瓶中充满黄绿色气体后,停止通入氯气,并关闭K2,打开K1,打开分液漏斗活塞,向烧瓶中滴入适量稀硝酸。通入的氯气除了作为反应物外,另外一个目的是_,当装置C
6、中_(填现象)时,打开K2,关闭K3,在三颈烧瓶中制备氧氯化氮。(2)检验氧氯化氮水解产物中存在HNO2。限选试剂:KI淀粉溶液,酸性高锰酸钾溶液,FeCl2溶液,稀硝酸。实验步骤:取少量制得的氧氯化氮于烧杯中,加入适量的水充分反应,向烧杯中滴加足量硝酸银溶液,有白色沉淀生成,加入_(填试剂名称),搅拌一段时间后过滤,向滤液中滴加_(填试剂名称),_(填现象),则证明氧氯化氮水解产物中存在HNO2。已知:HNO2既有氧化性又有还原性,AgNO2微溶于水,能溶于稀硝酸(AgNO2+HNO3=AgNO3+HNO2)3. 亚硝酰氯(NOCl,熔点:-64.5 ,沸点:-5.5 )为红褐色液体或黄色气
7、体,具有刺鼻恶臭味,遇水剧烈水解生成氮的两种氧化物与氯化氢,易溶于浓硫酸。常可用于合成清洁剂、触媒剂及中间体等。实验室可由氯气与一氧化氮在常温常压下合成。其制备装置如图所示(其中III、IV中均为浓硫酸): (1)用图甲中装置制备纯净干燥的原料气,补充下表中所缺少的药品。 装置 装置 烧瓶中 分液漏斗中 制备纯净Cl2 MnO2 浓盐酸 _ 制备纯净NO Cu 稀硝酸 _ (2)将制得的NO和Cl2通入图乙对应装置制备NOCl。正确连接装置,实验开始的时候,先通入氯气,再通入NO,原因为_。(3)有人认为多余的氯气可以通过下列装置暂时储存后再利用,请选择可以用作氯气的储气的装置 _;(4)装置
8、吸收尾气时,NOCl发生反应的化学方程式为_。(5)有人认为装置中氢氧化钠溶液只能吸收氯气和NOCl,不能吸收NO,经过查阅资料发现用高锰酸钾溶液可以吸收NO气体,因此在装置氢氧化钠溶液中加入高锰酸钾,反应产生黑色沉淀,写出该反应的离子方程式:_。(6)制得的NOCl中可能含有少量N2O4杂质,为测定产品纯度进行如下实验:称取1.6625 g样品溶于50.00 ml NaOH溶液中,加入几滴K2CrO4溶液作指示剂,用足量硝酸酸化的0.40mol/LAgNO3溶液滴定至产生砖红色沉淀,消耗AgNO3溶液50.00ml。样品的纯度为_%(保留1位小数)已知常温下,Ksp(AgCl)=1.810-
9、10,Ksp(Ag2CrO4)=210-12,若在滴定终点时测得溶液中Cr2O42-的浓度是5.010-3 mol/L,此时溶液中Cl-浓度是_。4. 实验室用如图所示装置制备FeSO4溶液,再与等物质的量的(NH4)2SO4反应,制备补血剂硫酸亚铁铵晶体(NH4)2Fe(SO4)26H2O。已知:硫酸亚铁铵晶体在空气中不易被氧化,易溶于水,不溶于乙醇。(1)实验装置盛装1 molL1的H2SO4溶液的仪器名称是_。上图装置中的加热方式是_。(2)尾气吸收由于加入的铁粉不纯,反应过程中会产生少量PH3气体,故需使用封闭装置。用CuSO4溶液吸收PH3时会生成H3PO4和Cu,则该反应中的氧化剂
10、为_(填化学式)。(3)药品用量将0.7 g铁粉、10 mL 1 molL1 H2SO4溶液加入烧瓶中反应。采取上述原料配比的主要原因是_。(4)制备FeSO4溶液保持温度在7080之间,至反应无明显气泡产生后,停止加热,过滤,称量残余固体质量。为避免在过滤时析出FeSO4晶体,可采取的措施是_。(5)产品检验请补充完整测定产品中SO42含量的实验方案:准确称取0.4 g样品,将样品溶于70mL水中,_,将沉淀移入坩埚,灼烧至恒重,记录数据。(实验中须使用的试剂有2 molL1 HCl溶液、BaCl2溶液、AgNO3溶液)(6)已知酸性高锰酸钾溶液可与Fe2发生氧化还原反应:MnO4+5Fe2
11、+8H+Mn25Fe34H2O。现称取4.476 g(NH4)2Fe(SO4)26H2O产品(杂质只有FeSO47H2O)溶于稀硫酸中,然后用0.10 molL1的高锰酸钾溶液滴定,达到终点时消耗了24.00 mL高锰酸钾溶液。滴定终点时的现象是_。产品中(NH4)2Fe(SO4)26H2O的质量分数为_(结果保留4位有效数字)。5. 锌锰干电池的负极是作为电池壳体的金属锌,正极是被二氧化锰和碳粉包围的石墨电极,电解质是氯化锌和氯化铵的糊状物,该电池放电过程中产生MnOOH。废旧电池中的Zn、Mn元素的回收,对环境保护有重要的意义。回收锌元素,制备ZnCl2步骤一:向除去壳体及石墨电极的黑色糊
12、状物中加水,搅拌,充分溶解,经过滤分离得固体和滤液。步骤二:处理滤液,得到ZnCl2xH2O晶体。步骤三:将SOCl2与ZnCl2xH2O晶体混合制取无水ZnCl2。制取无水ZnCl2,回收剩余的SOCl2并验证生成物中含有SO2(夹持及加热装置略)的装置如下:(已知:SOCl2是一种常用的脱水剂,熔点105,沸点79,140以上时易分解,与水剧烈水解生成两种气体。)(1)仪器X的名称是_。(2)写出锌锰干电池正极的电极反应式:_。(3)装置的连接顺序为AB_。回收锰元素,制备MnO2(4)洗涤步骤得到固体的实验操作方法是:_。(5)洗涤后的固体经初步蒸干后进行灼烧,灼烧的目的是_。二氧化锰纯
13、度的测定称取1.740g灼烧后的产品,加入2.68g草酸钠(Na2C2O4)固体,再加入足量的稀硫酸并加热(杂质不参与反应),充分反应后冷却,将所得溶液转移到100mL容量瓶中用蒸馏水稀释至刻度线,从中取出25.00mL,用0.0200molL高锰酸钾溶液进行滴定,滴定三次,消耗高锰酸钾溶液体积的平均值为20.00mL。(6)写出MnO2溶解反应的离子方程_。(7)产品的纯度为_(保留三位有效数字)。(8)若滴定前滴定管尖嘴处有气泡,滴定过程中该气泡消失,则所测二氧化锰的纯度_(填“偏大”、“偏小”、“不变”)。6. 高锰酸钾是中学化学常用的强氧化剂,实验室中可通过以下反应制得: MnO2熔融
14、氧化:3MnO2+KClO3+6KOH 3K2MnO4+KCl+3H2OK2MnO4歧化:3K2MnO4+2CO2=2KMnO4+MnO2+2K2CO3相关物质的溶解度数据见下表:20K2CO3KHCO3K2SO4KMnO4s(g/100g水)11133.711.16.34已知K2MnO4溶液显绿色,KMnO4溶液显紫红色。实验流程如下,请回答:(1)步骤应在中熔化,并用铁棒用力搅拌,以防结块。A.烧杯B.蒸发皿C.瓷坩埚D.铁坩埚(2)下列监控K2MnO4歧化完全的方法或操作可行的是。A、通过观察溶液颜色变化,若溶液颜色由绿色完全变成紫红色,表明反应已歧化完全B、取上层清液少许于试管中,继续
15、通入CO2,若无沉淀产生,表明反应已歧化完全C、取上层清液少许于试管中,加入还原剂如亚硫酸钠溶液,若溶液紫红色褪去,表明反应已歧化完全D、用pH试纸测定溶液的pH值,对照标准比色卡,若pH为1011,表明反应已歧化完全(3)综合相关物质的化学性质及溶解度,步骤中可以替代CO2的试剂是。A.二氧化硫B.稀醋酸C.稀盐酸D.稀硫酸当溶液pH值达1011时,停止通CO2;若CO2过多,造成的后果是(4)通过用草酸滴定酸化后的KMnO4溶液的方法可测定KMnO4粗品的纯度(质量分数)。滴定过程溶液中发生的离子反应为_。称量wgKMnO4粗产品配制成100ml待测溶液,量取KMnO4待测液10.00ml
16、,应选用_装置(填“A”或“B”)。滴定终点溶液的颜色变化是_经测定每滴定10.00ml待测液平均消耗cmol/L草酸标准液VmL,样品纯度的表达式为(高锰酸钾摩尔质量用M表示)。7. 三草酸根合铁()酸钾晶体的化学式为K3Fe(C2O4)33H2O,常温下为绿色固体,可溶于水(0时4.7 g100 g水,100时117.7 g100g水),难溶于乙醇、丙酮等有机溶剂。某兴趣实验小组利用FeCl3,和K2C2O4反应制备三草酸根合铁酸钾,实验步骤如下; 称取24.90 g k2 C2O4放入100mL烧杯中,加20mL水,加热使全部溶解。边搅拌边加入20 mL 3 molL-1FeCl3溶液;
17、向所得溶液中加入少量丙酮,将烧杯放在冷水中冷却;待绿色晶体析出完全后,抽滤,洗涤、压干,所得固体质量19.64 g。请回答下列问题:(1)K3Fe(C2O4)33H2O中碳元素的化合价为_;该化合物在一定温度下分解生成两种草酸盐、H2O和CO2,对应的化学方程式为_。(2)实验过程中得到三草酸根合铁()酸钾晶体的离子方程式为_。(3)步骤中加入少量丙酮的目的为_。(4)步骤中洗涤晶体时证明晶体已洗涤干净的实验方案为_。(5)本实验的产率是_。(6)测定所得三草酸根合铁酸钾晶体的纯度:取步骤中所得三草酸根合铁酸钾晶体5.00 g,溶于过量稀硫酸,加水配戚250 mL溶液,取出25.00 mL所配
18、溶液,用0.06molL-1酸性KMnO4溶液滴定C2O42至终点(已知该条件下杂质不与酸性KMnO4反应),消耗标准液20.00mL。滴定过程中盛放酸性高锰酸钾溶液的仪器名称为_;所得产品的纯度为_。若滴定结束后俯视读数,则测定结果_(填“偏高”“偏低”或“不变”)。8. 某实验小组拟利用实验室制氧气及铝热剂(氧化铁和铝粉的混合物)发生反应后剩余的固体为原料制取高锰酸钾,其部分流程如下: 已知铝热反应和实验室制氧气的装置如下: 试回答下列问题: (1)第和步的操作名称分别是_、_第步加热熔融物应在_中进行 (2)墨绿色浸取液中的主要物质是K2MnO4,请写出生成该物质的化学方程式:_ (3)
19、第步通入CO2后混合溶液变成紫红色,并有黑色难溶氧化物生成,请写出该变化的离子方程式_ (4)第步趁热过滤的目的是_ (5)流程中,可以循环使用的物质是_ (6)测定所得KMnO4的纯度:取样品m g溶于水,用稀硫酸酸化,用(NH4)2Fe(SO4)2标准溶液滴定,滴定终点的颜色变化是_,“酸化”需适宜的酸浓度、温度等,如果“酸化”、滴定时间过长,测的KMnO4的纯度_(“偏高”或“偏低”、“没有影响”)。滴定过程中,溶液未见浑浊且测得滴定后的溶液中c(Mn2+)=0.02mo/L,则滴定终点时溶液的pH_。(已知:KspMn(OH)2=110-13 KspFe(OH)3=110-39)9.
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