2020年高考化学微专题复习《滴定及计算(中和滴定、氧化还原滴定、沉淀滴定)》

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1 滴定的拓展(氧化还原滴定、沉淀滴定)

1.实验室用滴定法测定叠氮化钠样品中NaN3的质量分数:①将2.500 g试样配成500.00 mL溶液。②取50.00 mL溶液置于锥形瓶中,加入50.00 mL 0.101 0

mol·L-1(NH4)2Ce(NO3)6溶液。③充分反应后,将溶液稍稀释,向溶液中加入8 mL浓硫酸,滴入3滴邻菲啰啉指示液,用0.050 0 mol·L-1(NH4)2Fe(SO4)2标准溶液滴定过量的Ce4+,消耗溶液体积为29.00 mL。测定过程的反应方程式为2(NH4)2Ce(NO3)6+2NaN3=4NH4NO3+2Ce(NO3)3+2NaNO3+3N2↑;Ce4++Fe2+=Ce3++Fe3+;试样中NaN3的质量分数为_______________。

解析:50.00 mL 0.101 0 mol·L-1(NH4)2Ce(NO3)6溶液中n[(NH4)2Ce(NO3)6]=0.101 0 mol·L-1×50.00×10-3 L=5.050×10-3 mol,参与第二步反应的量n[(NH4)2Fe(SO4)2]=0.050 0 mol·L-1×29.00×10-3 L=1.450×10-3 mol,与NaN3反应的n[(NH4)2Ce(NO3)6]=5.050×10-3 mol-1.450×10-3 mol=3.600×10-3 mol,试样中NaN3的质量分数为(3.600×10-3 mol×10×65 g/mol)/2.500 g×100%=93.60%。

答案:93.60%(0.9360)

2.(2019·全国卷Ⅱ节选)立德粉ZnS·BaSO4(也称锌钡白),是一种常用白色颜料。以重晶石(BaSO4)为原料,可按如下工艺生产立德粉:

成品中S2-的含量可以用“碘量法”测得。称取m g样品,置于碘量瓶中,移取25.00 mL 0.100 0 mol·L-1的I2­KI溶液于其中,并加入乙酸溶液,密闭,置2 暗处反应5 min,有单质硫析出。以淀粉溶液为指示剂,过量的I2用0.100 0 mol·L-1 Na2S2O3溶液滴定,反应式为I2+2S2O2-3===2I-+S4O2-6。测定时消耗Na2S2O3溶液体积V mL。终点颜色变化为______________,样品中S2-的含量为______________(写出表达式)。

解析:碘单质与硫离子的反应为S2-+I2===S+2I-。碘单质与淀粉溶液混合为蓝色,故用硫代硫酸钠溶液滴定过量的I2,终点颜色变化为浅蓝色至无色。根据氧化还原反应得失电子数相等,利用关系式法和化合价升降相等列关系式,设硫离子的物质的量为n mol:

n+12×0.100 0 V×10-3 mol=25×0.100 0×10-3 mol,得n=25-12V×0.100

10-3 mol

则样品中硫离子的含量为n×MS2-m×100%=25.00-12V×0.100 0×32m×1 000×100%。

答案:浅蓝色至无色 25.00-12V×0.100 0×32m×1 000×100%

3.用滴定法测定氮化钙的纯度

①称取3.9 g反应后的固体,加入足量水,将生成的气体全部蒸出并通入100.00 mL 1.00 mol/L盐酸中,充分反应后,将所得溶液稀释到200.00 mL。

②取20.00 mL稀释后的溶液,用0.2 mol/L NaOH标准溶液滴定过量的盐酸,到终点时消耗标准溶液25.00 mL。所得固体中氮化钙的质量分数为__________________。

解析:剩余的盐酸量为n1=200 mL20 mL×0.2 mol/L×0.025 L=0.05 mol,故参与反应的盐酸为n2=1 mol/L×0.1 L-0.05 mol=0.05 mol,氮化钙与水反3 应生成氨气,氨气与盐酸反应生成NH4Cl,所以n(NH3)=n2=0.05 mol,根据氮元素守恒:Ca3N2~2NH3,则n(Ca3N2)=0.025 mol,则氮化钙的质量分数=0.025 mol×148 g/mol3.9 g=94.9%。

答案:94.9%

4.硫酸亚铁铵(NH4)aFeb(SO4)c·dH2O又称莫尔盐。称取11.76 g新制莫尔盐,溶于水配成250 mL溶液。取25.00 mL该溶液加入足量的BaCl2溶液,得到白色沉淀1.398 g;另取25.00 mL该溶液用0.020 0 mol/L KMnO4酸性溶液滴定,当MnO-4恰好完全被还原为Mn2+时,消耗溶液的体积为30.00 mL。试确定莫尔盐的化学式 。

答案:称取11.76 g新制莫尔盐,溶于水配成250 mL溶液,取25.00 mL该溶液,加入足量的BaCl2溶液,得到白色沉淀硫酸钡的质量为1.398 g,其物质的量为1.398 g233 g/mol=0.006 mol,所以n(SO2-4)=0.006 mol,另取25.00 mL该溶液用0.020 0 mol/L KMnO4酸性溶液滴定,当MnO-4恰好完全被还原为Mn2+时,消耗溶液的体积为30.00 mL,根据题意,

5Fe2++MnO2-4+8H+===5Fe3++Mn2++4H2O

5 1

n(Fe2+) 0.020 00 mol·L-1×0.03 L,

所以n(Fe2+)=0.003 mol,根据电荷守恒:n(NH+4)+2n(Fe2+)=2n(SO2-4),n(NH+4)=0.006 mol;250 mL溶液中n(SO2-4)=0.06 mol,n(Fe2+)=0.03 mol,n(NH+4)=0.06 mol,n(H2O)=

11.76 g-0.06 mol×96 g/mol-0.03 mol×56 g/mol-0.06 mol×18 g/mol18 g/mol

=0.18 mol,所以n(SO2-4)∶n(Fe2+)∶n(NH+4)∶n(H2O)=0.06 mol∶0.03

mol∶0.06mol∶0.18 mol=2∶1∶2∶6,所以莫尔盐的化学式为(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O[或(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O]。

5.(2019·山东聊城二模)硫酸亚铁铵[FeSO4·(NH4)2SO4·6H2O]俗称摩尔盐。硫酸亚铁在空气中易被氧化,但与硫酸铵反应生成摩尔盐后较稳定。模拟工业制备硫酸亚铁铵晶体的实验装置如图所示。回答下列问题: 4

常温下,将反应后的溶液放置一段时间,瓶底将结晶析出硫酸亚铁铵。为了测定晶体中Fe2+的含量,称取一份质量为4.0 g的硫酸亚铁铵晶体样品,配成溶液。用0.1 mol·L-1酸性KMnO4溶液滴定至终点,消耗KMnO4溶液体积为20.00 mL。反应到达滴定终点的现象为________________,晶体中Fe2+的质量分数为________________。

解析:用KMnO4溶液滴定硫酸亚铁铵,二者发生氧化还原反应,硫酸亚铁铵中的Fe2+的化合价由+2价升高到+3价生成Fe3+,则1 mol硫酸亚铁铵失1 mol e-发生氧化反应,高锰酸钾中的锰元素化合价由+7价降低到+2价生成Mn2+,则1 mol高锰酸钾得5 mol e-发生还原反应,根据得失电子守恒,高锰酸钾和硫酸亚铁铵的物质的量比为1∶5,由题意n(KMnO4)=0.1 mol·L-1×0.02 L=0.002

mol,则n(Fe2+)=0.01 mol,m(Fe2+)=0.56 g,晶体中Fe2+的质量分数为0.56

g/4 g×100%=14%;滴定终点时溶液恰好变浅红色,且半分钟不褪色。

答案:溶液恰好变浅红色,且半分钟不褪色 14%

6.称取2.0 g Na2S2O4样品溶于冷水配成200 mL溶液,取出25.00 mL该溶液于锥形瓶中,用0.10 mol/L碱性K3[Fe(CN)6]标准溶液滴定,原理为:4[Fe(CN)6]3-+2S2O2-4+8OH-=4[Fe(CN)6]4-+4SO2-3+4H2O,用亚甲基蓝为指示剂,达到滴定终点时消耗标准溶液24.00 mL,则样品中Na2S2O4的质量分数为___________(杂质不参与反应)(计算结果精确至0.1%)。

解析:根据4[Fe(CN)6]3-+2S2O2-4+8OH-=4[Fe(CN)6]4-+4SO2-3+4H2O可知5 n(Na2S2O4)=12n(K3[Fe(CN)6])=12×0.10 mol/L×0.024 L×200 mL25.00 mL=9.6×10-3

mol,m(Na2S2O4)=n(Na2S2O4)×M=9.6×10-3 mol×174 g/mol=1.670 4 g,则样品中Na2S2O4的质量分数为(1.670 4 g÷2.0 g)×100%=83.5%。

答案:83.5%

7.(2019·江西南昌十中高三期末检测)碱式碳酸铜是一种用途广泛的化工原料,明矾是种常见的净水剂,某校化学兴趣小组探究将一废弃矿石进行处理制备碱式碳酸铜和明矾,从而实现变废为宝。经查资料,该矿石成分为Al2Fe4CuSi2O13,该化学小组制定工艺流程如下:

已知:Cu2+溶于足量的浓氨水中可形成铜氨溶液,Cu2++4NH3·H2OCu(NH3)2+4+4H2O

回答下列问题:

(1)在步骤⑦中,若先加K2CO3溶液,后加KOH溶液,则易发生CuCO3(s)+2OH-(aq)Cu(OH)2(s)+CO2-3(aq),则该反应平衡常数为______。{已知:Ksp(CuCO3)=2.4×10-10,Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-20}

(2)为了检验该碱式碳酸铜纯度,该小组称取25 g样品,加入100 mL 3 mol/L的盐酸中进行溶解。充分反应后,微热排除CO2,冷却后取出10 mL,滴加2滴甲基橙,然后用2 mol/L标准KOH溶液进行滴定,共用去5 mL。则样品的纯度为________________。 6 解析:(1)CuCO3(s)+2OH-(aq)Cu(OH)2(s)+CO2-3(aq)该反应平衡常数为cCO2-3c2OH-=cCO2-3·cCu2+c2OH-·cCu2+=2.4×10-102.2×10-22=1.09×1010。

(2)剩余盐酸的物质的量=2 mol/L×0.005 L=0.01 mol,则与碱式碳酸铜反应的盐酸=0.3 mol-0.01 mol×100 mL/10 mL=0.2 mol,根据Cu2(OH)2CO3~4HCl可知碱式碳酸铜的物质的量是0.05 mol,因此样品的纯度为0.05 mol×222 g/mol25 g×100%=44.4%。

答案:(1)1.09×1010 (2)44.4%

8.肼(N2H4)是一种重要的工业产品。资料表明,氨和次氯酸钠溶液反应能生成肼,肼有极强的还原性。准确量取20.00 mL含肼溶液,加入硫酸和碳酸氢钠,用0.100 0 mol/L的标准碘液进行滴定,滴定终点时,消耗V0 mL(在此过程中N2H4→N2)。该实验可选择______做指示剂;该溶液中肼的浓度为______mol/L(用含V0的代数式表达,并化简)。