1、全国卷热考题型大突破(十三)定量计算型综合实验题高考常见题型是非选择题，该类题目涉及的知识面广，将元素化合物的性质、氧化还原反应、化学常见仪器及实验操作、化学计算等多方面知识综合在一起，客观上增加了题目难度。近几年化学实验综合题常将定性试验与定量实验相结合，立足于考查考生的综合实验分析能力和化学计算能力。1(2017全国卷)绿矾是含有一定量结晶水的硫酸亚铁，在工农业生产中具有重要的用途。某化学兴趣小组对绿矾的一些性质进行探究。回答下列问题：(1)在试管中加入少量绿矾样品，加水溶解，滴加KSCN 溶液，溶液颜色无明显变化。再向试管中通入空气，溶液逐渐变红。由此可知：_、_。(2)为测定绿矾中结晶
2、水含量，将石英玻璃管(带端开关 K1和 K2)(设为装置 A)称重，记为 m1 g。将样品装入石英玻璃管中，再次将装置 A 称重，记为 m2 g。按下图连接好装置进行实验。仪器 B 的名称是_。将下列实验操作步骤正确排序_(填标号)；重复上述操作步骤，直至 A 恒重，记为 m3 g。a点燃酒精灯，加热b熄灭酒精灯c关闭 K1和 K2d打开 K1和 K2，缓缓通入 N2e称量 Af冷却至室温根据实验记录，计算绿矾化学式中结晶水数目 x_(列式表示)。若实验时按 a、d 次序操作，则使 x_(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。(3)为探究硫酸亚铁的分解产物，将(2)中已恒重的装置 A 接入下图所示
3、的装置中，打开 K1 和 K2，缓缓通入N2，加热。实验后反应管中残留固体为红色粉末。C、D 中的溶液依次为_(填标号)。C、D中有气泡冒出，并可观察到的现象分别为_。a品红 bNaOHcBaCl2dBa(NO3)2e浓 H2SO4写出硫酸亚铁高温分解反应的化学方程式_。解析：(1)样品溶于水滴加 KSCN 溶液，溶液颜色无明显变化，说明样品中无 Fe3；再向试管中通入空气，溶液逐渐变红，这说明有铁离子产生，即硫酸亚铁易被空气氧化为硫酸铁，铁离子遇 KSCN 溶液显红色；(2)根据仪器构造可知 B 是干燥管；由于装置中含有空气，空气能氧化硫酸亚铁，所以加热前需要排尽装置中空气，利用氮气排出空气
4、，为了使生成的水蒸气完全排除，应该先熄灭酒精灯，冷却后关闭K1和 K2，最后称量，即正确的排序是 dabfce；样品的质量是(m2m1)g，加热后剩余固体是硫酸亚铁，质量为(m3m1)g，生成水的质量为(m2m3)g FeSO4xH2O=FeSO4 xH2O 152 18x(m3m1)g (m2m3)g 则：152（m3m1）g18x（m2m3）g，解得：x76（m2m3）9（m3m1）若实验时按 a、d 次序操作，在加热过程中硫酸亚铁被空气氧化为硫酸铁，导致 m3增加，因此 x 偏小；(3)最终得到红棕色固体，说明有氧化铁生成，即分解过程中发生氧化还原反应，根据化合价变化可知一定有 SO2生
5、成，这说明硫酸亚铁分解生成氧化铁、SO2和三氧化硫。三氧化硫溶于水生成硫酸，硫酸和钡离子结合生成白色沉淀硫酸钡，由于硝酸钡在酸性溶液中有氧化性，能氧化 SO2，所以应该用氯化钡，检验 SO2用品红溶液，所以 C、D 的溶液依次为氯化钡溶液和品红溶液，实验现象是 C 中溶液变浑浊产生白色沉淀，D 中品红溶液褪色，故答案为 c、a；根据以上分析可知硫酸亚铁高温分解生成氧化铁、SO2和 SO3；根据电子守恒和原子守恒得此反应的方程式为 2FeSO4=高温 Fe2O3SO2SO3。答案：(1)样品中无 Fe3 硫酸亚铁易被空气氧化为硫酸铁(2)干燥管 dabfce 76（m2m3）9（m3m1）偏小(
6、3)c、a 生成白色沉淀、品红溶液褪色2FeSO4=高温 Fe2O3SO2SO32(2017衡水模拟)碱式碳酸钴 Cox(OH)y(CO3)z常用作电子材料，磁性材料的添加剂，受热时可分解生成三种氧化物。为了确定其组成，某化学兴趣小组同学设计了如图所示装置进行实验。(导学号 56470142)(1)请完成下列实验步骤：称取 3.65 g 样品置于硬质玻璃管内，称量乙、丙装置的质量；按如图所示装置组装好仪器，并检验装置气密性；加热甲中玻璃管，当乙装置中_(填实验现象)，停止加热；打开活塞 a，缓缓通入空气数分钟后，称量乙、丙装置的质量；计算。(2)步骤中缓缓通入空气数分钟的目的是_。(3)某同学
7、认为上述实验装置中存在一个明显缺陷，为解决这一问题，可选用下列装置中的_(填字母)连接在_(填装置连接位置)。(4)含有 Co(AlO2)2 的玻璃常用作实验室观察钾元素的焰色反应，该玻璃的颜色为_。(5)CoCl26H2O 常用作多彩水泥的添加剂，以含钴废料(含少量 Fe、Al 等杂质)制取 CoCl26H2O 的一种工艺如下：已知：沉淀物Fe(OH)3Fe(OH)2Co(OH)2Al(OH)2开始沉淀(pH)2.37.57.63.4完全沉淀(pH)4.19.79.25.2净化杂质时，加入 H2O2 溶液发生反应的离子方程式为_。加入 CoCO3 调 pH 为 5.27.6，则操作获得的滤渣
8、成分为_。加 盐 酸 调 整pH为2 3的 目 的 为_。操作过程为_(填操作名称)、过滤。解析：(1)加热甲中玻璃管，当乙装置中不再有气泡产生，即碱式碳酸钴分解完毕；(2)步骤中缓缓通入空气数分钟，将装置中生成的 CO2和 H2O 全部排入乙、丙装置中，以免影响测量结果；(3)在活塞 a 前，加装装置 D，装置中盛放的碱石灰可以吸收空气中的水蒸气和二氧化碳；(4)含有 Co(AlO2)2 的玻璃常用作实验室观察钾元素的焰色反应，该玻璃为蓝色，可以滤去黄光的干扰。(5)加入 H2O2把二价铁离子氧化为三价铁离子，发生反应的离子方程式为 2Fe2H2O22H=2Fe32H2O；操作是分离 Fe(
9、OH)3、Al(OH)3和液体的操作，是过滤，前面调节 pH 的目的是让三价铁离子和铝离子转化为沉淀，所以沉淀的成分是 Fe(OH)3、Al(OH)3；加盐酸调整 pH 为 23 的目的为抑制 CoCl2的水解；操作是从溶液中提取溶质的操作，操作方法为：蒸发浓缩、冷却结晶和过滤。答案：(1)不再有气泡产生时(2)将装置中产生的 CO2和 H2O(g)全部排入乙、丙装置中(3)D 活塞 a 前(或装置甲前)(4)蓝色(5)2Fe2H2O22H=2Fe3 2H2OAl(OH)3、Fe(OH)3抑制 CoCl2的水解 蒸发浓缩、冷却结晶定量计算型实验题的解题模板(一)巧审题，明确实验目的、原理实验原
10、理可从题给的化学情境(或题目所给的实验目的)并结合元素化合物的有关知识获取。在此基础上，依据可靠性、简捷性、安全性的原则，确定符合实验目的、要求的实验方案(二)想过程，理清操作先后顺序根据由实验原理所确定的实验方案中的实验过程，确定实验操作的方法和步骤，把握各实验步骤的要点，理清实验操作的先后顺序(三)看准图，分析装置或流程作用若题目中给出装置图，在分析解答过程中，要认真细致地分析图中各部分装置，并结合实验目的和原理，确定它们在实验中的作用(四)细分析，得出正确的实验结论在定性实验的基础上研究量的关系，根据实验现象和记录的数据，对实验数据进行筛选，通过分析、计算、推理等确定有关样品含量及化学式
11、。1(2017威海模拟)某学习研究小组欲探究 CuSO4溶液与 Na2CO3溶液混合产生的蓝绿色沉淀组成，进行了下列实验探究。【提出假设】假设 1：沉淀为 Cu(OH)2假设 2：沉淀为_假 设 3：沉 淀 为 碱 式 碳 酸 铜 化 学 式 可 表 示 为nCuCO3mCu(OH)2【查阅资料】无论是哪一种沉淀受热均易分解(假设均不含结晶水)。【物质成分探究】步骤 1：将所得悬浊液过滤，用蒸馏水洗涤，再用无水乙醇洗涤。步骤 2：甲同学取一定量固体，用气密性良好的右图装置(夹持仪器未画出)进行定性实验。请回答下列问题：(导学号 56470143)(1)假设 2 中的沉淀为_。(2)假设1中沉淀
12、为Cu(OH)2的理论依据是_。(3)无水乙醇洗涤的目的_。(4)若反应后 A 中蓝绿色固体变黑，C 中无明显现象，证明假设_(填写序号)成立。(5)乙同学认为只要将上图中 B 装置的试剂改用_试剂后，便可验证上述所有假设。(6)乙同学更换 B 试剂后验证假设 3 成立的实验现象是_。(7)在假设 3 成立的前提下，某同学考虑用 Ba(OH)2代替 Ca(OH)2，测定蓝绿色固体的化学式，若所取蓝绿色固体质量为 27.1 g，实验结束后装置 B 的质量增加 2.7 g，C 中产生的沉淀的质量为 19.7 g。则该蓝绿色固体的化学式为_。解析：(1)CuSO4 溶液与 Na2CO3 溶液混合产生
13、蓝绿色沉淀，可能是反应生成了碳酸铜沉淀，或发生水解反应生成了氢氧化铜沉淀或是碱式碳酸铜，由假设 1、3 知假设 2 为 CuCO3。(2)Na2CO3溶液中碳酸根水解产生氢氧根离子，所以与 CuSO4溶液混合产生的蓝绿色沉淀可能为氢氧化铜。(3)所得悬浊液过滤，用蒸馏水洗涤，再用无水乙醇洗涤，利用乙醇易挥发的性质带走固体中残留的水分。(4)加热时，碳酸铜分解生成二氧化碳和黑色氧化铜，二氧化碳能使澄清的石灰水变浑浊，加热氢氧化铜时生成水蒸气和黑色氧化铜，若反应后 A 中蓝绿色固体变黑，C 中无明显现象证明一定不含有碳酸铜，生成的沉淀为氢氧化铜，假设 1 正确。(5)实验验证碳酸铜或氢氧化铜是利用
14、受热分解生成的产物性质进行验证，加热时，碳酸铜分解生成二氧化碳和黑色氧化铜，加热氢氧化铜时生成水蒸气和黑色氧化铜，所以需要验证水的存在和二氧化碳的存在就可以证明产生的物质成分，装置 A 中加热是否变化为黑色固体，装置 B 选择无水硫酸铜验证是否生成水，澄清石灰水是否变浑浊证明是否生成二氧化碳，所以要将上图中 B装置的试剂改用无水 CuSO4。(6)装置 A 中加热是否变化为黑色固体，装置 B 选择无水硫酸铜，是否变蓝色验证是否生成水，装置 C 中澄清石灰水是否变浑浊证明是否生成二氧化碳，所以证明假设 3 正确的现象为：A 中蓝绿色固体变黑色，B 中无水 CuSO4固体变蓝，C 中有白色沉淀产生
15、。(7)B 中吸收的是水，水的物质的量为 2.7 g18 g/mol0.15 mol，C 中吸收二氧化碳生成碳酸钡白色沉淀，根据碳原子守恒得二氧化碳的物质的量为 19.7 g197 g/mol0.1 mol，氧化铜的物质的量为(27.1 g2.7 g0.1 mol44 g/mol)80 g/mol0.25 mol，则铜离子、氢氧根离子和碳酸根离子的物质的量之比0.25 mol0.3 mol0.1 mol562，所 以 其 化 学 式 为 2CuCO3 3Cu(OH)2 或3Cu(OH)22 CuCO3或 Cu5(OH)6(CO3)2。答案：(1)CuCO3(2)碳酸根水解，溶液中含有较多的 O
16、H(3)利用乙醇易挥发的性质，带走沉淀表面的水(4)1(5)无水 CuSO4(6)A 中蓝绿色固体变黑色，B 中固体变蓝，C 中有白色沉淀产生(7)2CuCO33Cu(OH)2 或 3Cu(OH)22 CuCO3 或Cu5(OH)6(CO3)22铁及其化合物在日常生产生活中用途广泛。利用FeSO4制备还原铁粉的工业流程如下：实验室中可用 FeSO4(用铁粉和稀硫酸反应制得)和NH4HCO3 在如下装置中模拟上述流程中的“转化”环节。(1)装置 A 的名称是_，装置 B 中盛放的试剂是_，NH4HCO3盛放在装置_中。(2)实验过程中，欲将生成的 FeSO4溶液和 NH4HCO3溶液混合，操作方
17、法是_，发生主要反应的离子方程式为_。FeSO4 溶液要现用现配制的原因是_，检验久置的 FeSO4是否变质的方法是_。(3)干燥过程主要目的是脱去游离水，过程中会有少量 FeCO3在空气中被氧化为 FeOOH，该反应的化学方程式为_，取干燥后的 FeCO3样品 12.49 g，与碳混合后焙烧，最终得到还原铁粉 6.16 g，则样品中杂质 FeOOH 的质量为_g。解析：(1)装置 A 是分液漏斗，盛放稀硫酸，装置 B中盛放铁粉，稀硫酸与铁粉反应生成 H2和 FeSO4。装置C 中盛放 NH4HCO3。(2)检验 D 处氢气已纯净时，表明装置中空气已排尽，关闭活塞 3，打开活塞 2，在氢气作用
18、下将 FeSO4溶液压入 C 中发生反应。FeSO4具有还原性，易被 O2氧化，故FeSO4溶液要现用现配。用 KSCN 溶液检验久置的 FeSO4是否变质。(3)FeCO3、H2O、O2反应生成 FeOOH 和 CO2。设干燥后的 FeCO3样品中 FeCO3、FeOOH 的物质的量分别为 x、y，则 x116 gmol1y89 gmol112.49 g，56 gmol1(xy)6.16 g，解得 x0.1 mol，y0.01 mol。故 m(FeOOH)0.89 g。答案：(1)分液漏斗 铁粉 C(2)(待 D 处的气体纯净后)关闭活塞 3，打开活塞 2 Fe22HCO3=FeCO3CO2
19、H2O 亚铁离子易被氧化 取样品配成溶液，取少量溶液于试管中，再向试管中加入 KSCN 溶液，观察是否显红色(3)4FeCO3O22H2O=4FeOOH4CO2 0.893(2017衡阳模拟)实验室测定碳酸钠和碳酸氢钠混合物中碳酸钠的质量分数(Na2CO3)，称取此混合物 5.0 g，溶于水中，配成 250 mL 溶液。方案一：沉淀法。利用化学反应把 HCO3、CO23 完全转化为沉淀，称量干燥沉淀的质量，由此计算混合物中(Na2CO3)。(1)量取 100 mL 配制好的溶液于烧杯中，滴加足量沉淀剂，把溶液中 HCO3、CO23 完全转化为沉淀，应选用的试剂是_(填编号)。ACaCl2 溶液
20、 BMgSO4溶液CNaCl 溶液DBa(OH)2溶液(2)过滤，洗涤沉淀，判断沉淀是否洗净的方法是_；(3)将所得沉淀充分干燥，称量沉淀的质量为 m g，由此可以计算(Na2CO3)。如果此步中，沉淀未干燥充分就称量，则测得(Na2CO3)_(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。方案二：量气法。量取 10.00 mL 配制好的溶液与足量稀硫酸反应，测定生成气体在通常状况(约 20、1.01105 Pa)下的体积，由此计算混合物中(Na2CO3)。(1)装置中导管 a 的作用是_。(2)若撤去导管 a，使测得气体体积_(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。方案三：滴定法。量取 25.00 mL 配
21、制好的溶液加入锥形瓶中，滴加 2 滴酚酞试剂，摇匀，用 0.200 0 mol/L的盐酸滴定到终点(已知终点时反应 HCO23=HCO3恰好完全)。重复此操作 2 次，消耗盐酸的体积平均值为20.00 mL。(1)量 取 25.00 mL 配 制 好 的 溶 液，应 选 择_仪器来完成。(2)判断滴定终点的依据是_。(3)此法测得(Na2CO3)_%。解析：方案一：(1)CaCl2溶液只能与 CO23 发生沉淀反应，而与 HCO3 不能发生反应，A 错误；MgSO4溶液只能与 CO23 发生沉淀反应，而与 HCO3 不能发生反应，B 错误；NaCl 溶液与两种离子都不能发生沉淀反应，不能选用，
22、C 错误；Ba(OH)2溶液可以与两种离子都发生沉淀反应，形成沉淀，D 正确。(2)过滤，洗涤沉淀，判断沉淀是否洗净的方法是检验洗涤溶液中是否含有 Ba2，方法是取少量最后一次洗涤液，滴加 Na2SO4溶液，如无沉淀，则沉淀已洗净，反之则未洗净。(3)将所得沉淀充分干燥，称量沉淀的质量为 m g，由此可以计算(Na2CO3)。如果此步中，沉淀未干燥充分就称量，则产生的沉淀质量偏大。由于等质量的 Na2CO3、NaHCO3 产生的沉淀质量 NaHCO3 多，因此测得(Na2CO3)偏小。方案二：(1)装置中导管 a 的作用是使分液漏斗上下气体压强相同，以便于液体可以顺利滴下；(2)若撤去导管 a
23、，使测得气体体积偏大。方案三：(1)Na2CO3、NaHCO3 的溶液显碱性，因此量取 25.00 mL 配制好的溶液，应选择碱式滴定管来完成；(2)开始酚酞在 Na2CO3、NaHCO3的碱性溶液中，溶液显红色，随着盐酸的滴入，溶液的碱性逐渐减弱，溶液的红色逐渐变浅，当滴加最后一滴溶液时，溶液由红色变为无色，半分钟内溶液不变红色，就证明已完成达到滴定终点；(3)当达到滴定终点时，反应：HCO23=HCO3已完成；在 25.00 mL 配制好的溶液中含有的 n(HCl)n(Na2CO3)0.200 0 mol/L0.02 L0.004 mol，则在 250 mL 溶 液 中 含 有 Na2CO
24、3 的 物 质 的 量 是 n 0.004 mol(250 mL25)0.04 mol，其质量是 m(Na2CO3)0.04 mol106 g/mol4.24 g，此法测得(Na2CO3)(4.24 g5.0 g)100%84.8%。答案：方案一：(1)D(2)取少量最后一次洗涤液，滴加 Na2SO4溶液，如无沉淀，则沉淀已洗净，反之则未洗净(3)偏小方案二：(1)平衡气压，使液体顺利滴下(2)偏大方案三：(1)碱式滴定管(或移液管)(2)溶液由红色突变为无色，且 30s 不恢复(3)84.8%4(2017惠州模拟)(氮化铝(AlN 是一种新型无机非金属材料。某 AlN 样品仅含有 Al2O3
25、 杂质，为测定 AlN的含量，设计如下三种实验方案。(已知：AlNNaOHH2O=NaAlO2 NH3)【方案 1】取一定量的样品，用以下装置测定样品中 AlN 的纯度(夹持装置已略去)。(1)图 1C 装置中球形干燥管的作用是_。(2)完成以下实验步骤：组装好实验装置，首先_，再加入实验药品，接下来的实验操作是_，打开分液漏斗活塞，加入 NaOH 浓溶液，至不再产生气体。打开 K1，通入氮气一段时间，测定 C 装置反应前后的质量变化。通入氮气的目的是_。(3)由于装置存在缺陷，导致测定结果偏高，请提出改进意见_。【方案 2】用图 2 装置测定 m g 样品中 AlN 的纯度(部分夹持装置已略
26、去)。(4)为测定生成气体的体积，量气装置中的 X 液体可以是_(填选项序号)。aCCl4 bC6H6cNH4Cl 溶液 dH2O(5)若 m g 样品完全反应，测得生成气体的体积为 VmL(已 转 换 为 标 准 状 况)，则 AlN 的 质 量 分 数 是_(用含 m、V 的数学表达式表示)。【方案 3】按以下步骤测定样品中 AlN 的纯度：(6)步骤生成沉淀的离子方程式为_。(7)若在步骤中未洗涤，测定结果将_(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。解析：(1)根据装置和仪器作用分析，氨气与浓硫酸发生反应生成硫酸铵，易发生倒吸，图 C 装置中球形干燥管的作用是防止倒吸。(2)组装好实验装置后
27、，由原理可知气体制备需要先检查装置气密性，再加入实验药品。接下来的实验操作是关闭 K1，打开 K2，打开分液漏斗活塞，加入 NaOH 浓溶液，至不再产生气体。为了将装置内的氨气全部赶入装置 C 被浓硫酸吸收，准确测定装置 C 的增重，打开 K1，通入氮气一段时间，测定 C 装置反应前后的质量变化；(3)装置中存在的缺陷是空气中的水蒸气和二氧化碳也可以进入装置 C，使测定结果偏高，改进的方法是 C装置出口处连接一个干燥装置。(4)由于氨气极易溶于水，难溶于有机溶剂(苯或CCl4)，所以为了测定生成气体的体积，量气装置中的 X液体可以是苯或 CCl4，选 ab；(5)若 m g 样品完全反应，测得
28、生成气体的体积为 VmL(已转换为标准状况)，设 AlN 的质量为 x AlNNaOHH2O=NaAlO2NH3 41 g 22.4 L x V103L x41V10322.4 g 则 AlN 的质量分数41V22 400m100%；(6)步骤生成的沉淀是氢氧化铝，是偏铝酸钠溶液中通入过量二氧化碳气体反应生成，反应的离子方程式为AlO2 CO22H2O=Al(OH)3HCO3。(7)若在步骤中未洗涤，沉淀不洗涤得到滤渣质量会增大，测定结果会偏高。答案：(1)防倒吸(2)检查装置气密性 关闭 K1，打开 K2 把装置中残留的氨气全部赶入 C 装置(3)C 装置出口处连接一个干燥装置(4)ab(5)41V22 400m100%(6)AlO2 CO22H2O=Al(OH)3HCO3(7)偏高
