江苏专用2022高考化学总复习优编增分练：高考压轴大题特训题型三“组成含量”测定分析题

题型三　“组成、含量”测定分析题1．(2022·淮安、宿迁等高三质检)硫酸亚铁铵(NH4)aFeb(SO4)c·dH2O又称莫尔盐，是浅绿色晶体。用硫铁矿(主要含FeS2、SiO2等)制备莫尔盐的流程如下：已知：“还原”时，FeS2与H2SO4不反应，Fe3＋通过反应Ⅰ、Ⅱ被还原，反应Ⅰ如下：FeS2＋14Fe3＋＋8H2O===15Fe2＋＋2SO＋16H＋(1)写出“还原”时Fe3＋与FeS2发生还原反应Ⅱ的离子方程式：________________________________________________________________________。实验室检验“还原”已完全的方法是_____________________________________________________________________________________________________________________。(2)“还原”前后溶液中部分离子的浓度见下表(溶液体积变化忽略不计)：离子离子浓度(mol·L－1)还原前还原后SO3.203.40Fe2＋0.052.157\n请计算反应Ⅰ、Ⅱ中被还原的Fe3＋的物质的量之比为____________。(3)称取11.76g新制莫尔盐，溶于水配成250mL溶液。取25.00mL该溶液加入足量的BaCl2溶液，得到白色沉淀1.398g；另取25.00mL该溶液用0.0200mol·L－1KMnO4酸性溶液滴定，当MnO恰好完全被还原为Mn2＋时，消耗溶液的体积为30.00mL。试确定莫尔盐的化学式(请写出计算过程)__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案　(1)FeS2＋2Fe3＋===3Fe2＋＋2S↓　取少量“还原”后的溶液，向其中滴加数滴KSCN溶液，如果溶液变红则“还原”未完全，反之，已完全(2)7∶2(3)原样品中的n(SO)＝10×1.398g÷233g·mol－1＝0.06moln(MnO)＝0.0200mol·L－1×0.03L＝0.0006mol由得失电子守恒可知：n(Fe2＋)＝5n(MnO)＝0.003mol原样品中n(Fe2＋)＝0.03mol，由电荷守恒可知：原样品中n(NH)＝0.06mol由质量守恒：n(H2O)＝0.18mol化学式为：(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O或(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O解析　(1)“还原”时Fe3＋与FeS2发生还原反应Ⅱ生成S，反应的离子方程式：FeS2＋2Fe3＋===3Fe2＋＋2S↓。实验室检验“还原”已完全就是检验Fe3＋不存在，方法是取少量“还原”后的溶液，向其中滴加数滴KSCN溶液，如果溶液变红则“还原”未完全，反之，已完全。(2)“还原”前后溶液中c(Fe2＋)的变化为2.10mol·L－1，c(SO)的变化为0.20mol·L－1，对应反应Ⅰ的c(Fe2＋)的变化为1.50mol·L－1，其中被还原的c(Fe3＋)为1.40mol·L－1，反应Ⅱ的c(Fe2＋)的变化为(2.10－1.50)mol·L－1＝0.60mol·L－1，其中被还原的c(Fe3＋)为0.40mol·L－1，所以反应Ⅰ、Ⅱ中被还原的Fe3＋的物质的量之比为1.40∶0.40＝7∶2。2．(2022·江苏省百校高三12月大联考)某兴趣小组用碱式碳酸铜[CuCO3·Cu(OH)2]制取铜粉并测定铜粉纯度的实验如下：7\n步骤1：将一定量的碱式碳酸铜置于烧杯中，向烧杯中加入N2H4的水溶液，边搅拌边加热，有大量的气体生成和红色铜析出，将沉淀过滤、低温干燥得红色粉末。步骤2：称取1.9600g红色粉末于烧杯中，缓慢加入足量稀硫酸，边加热边通入氧气使粉末完全溶解。冷却，将溶液移入100mL容量瓶中，用水稀释至刻度。步骤3：准确量取20.00mL的溶液，调节溶液呈弱酸性，向其中加入过量的KI，充分反应后，以淀粉溶液作指示剂，用0.2000mol·L－1Na2S2O3标准溶液滴定，滴定终点时共消耗Na2S2O3标准溶液30.00mL。过程中所发生的反应如下：Cu2＋＋I－CuI↓＋I(未配平)，I＋S2O===S4O＋I－(未配平)。(1)步骤1中所发生反应的化学方程式为____________________________________________________________________________________________________________________。(2)步骤2中所发生反应的离子方程式为_______________________________________________________________________________________________________________。(3)步骤3中加入过量KI的作用是_________________________________________________________________________________________________________________。(4)若铜粉中杂质不参与步骤3的反应，通过计算确定红色粉末中含铜的质量分数(写出计算过程)________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案　(1)CuCO3·Cu(OH)2＋N2H42Cu＋N2↑＋3H2O＋CO2↑(2)2Cu＋O2＋4H＋===2Cu2＋＋2H2O(3)增大I－的浓度，提高Cu2＋的转化率(4)n(Na2S2O3)＝0.2000mol·L－1×0.03000L＝0.0060mol，根据2Cu2＋＋5I－2CuI↓＋I，I＋2S2O===S4O＋3I－，有2Cu2＋～I～2S2O，则n(Cu2＋)＝n(Na2S2O3)＝0.0060mol，因此红色粉末中铜的质量为0.0060mol×64g·mol－1×＝1.9200g，铜的质量分数为×100%≈97.96%解析　(1)步骤1：将一定量的碱式碳酸铜置于烧杯中，向烧杯中加入N2H4的水溶液，边搅拌边加热，有大量的气体生成和红色铜析出，根据氧化还原反应的规律，Cu元素化合价降低，则N元素化合价升高，根据题意应该生成氮气，反应的化学方程式为CuCO3·Cu(OH)2＋N2H47\n2Cu＋N2↑＋3H2O＋CO2↑。(3)步骤3中加入过量KI，可以增大I－的浓度，使Cu2＋＋I－CuI↓＋I平衡正向移动，提高Cu2＋的转化率。3．(2022·盐城市高三上学期期中)[Fe2(OH)n(SO4)3－n/2]m(聚合硫酸铁，PFS)广泛用于饮用水等的净化处理。一种制备PFS并测定其盐基度的步骤如下：①称取一定量的FeSO4·7H2O溶于适量的水和浓硫酸中。②不断搅拌下，以一定的滴速滴入30%的H2O2溶液，至FeSO4充分氧化。③经聚合、过滤等步骤制得液态产品：PFS溶液。④称取步骤③产品1.5000g置于250mL锥形瓶中，加入适量稀盐酸，加热至沸，趁热加入稍过量的SnCl2溶液(Sn2＋＋2Fe3＋===2Fe2＋＋Sn4＋)，多余的SnCl2用HgCl2氧化除去，再加入硫酸—磷酸组成的混酸及指示剂，立即用0.1000mol·L－1K2Cr2O7溶液滴定生成的Fe2＋(K2Cr2O7被还原为Cr3＋)直至终点，消耗K2Cr2O7溶液20.00mL。⑤另称取步骤③产品1.5000g置于250mL聚乙烯锥形瓶中，加入25mL0.5000mol·L－1盐酸、20mL煮沸后冷却的蒸馏水，摇匀并静置，再加入10mLKF溶液(足量，掩蔽Fe3＋)，摇匀，然后加入酚酞指示剂，用0.5000mol·L－1的NaOH溶液滴定过量的盐酸直至终点，消耗NaOH溶液16.00mL。(1)步骤②采用“滴入”而不是一次性加入H2O2氧化Fe2＋的操作，是因为________________________________________________________________________。(2)步骤④K2Cr2O7溶液滴定Fe2＋时发生反应的离子方程式为________________________________________________________________________________________________。(3)步骤⑤用NaOH溶液滴定时，已达滴定终点的判断依据是________________________________________________________________________________________________。(4)盐基度(B)是衡量聚合硫酸铁质量的一个重要指标{聚合硫酸铁[Fe2(OH)n(SO4)3－n/2]m中B＝×100%}。通过计算确定产品的盐基度(写出计算过程)________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案　(1)减少H2O2分解损失7\n(2)Cr2O＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O(3)当滴入最后一滴NaOH溶液时，溶液由无色变为(浅)红色且半分钟内红色不褪去(4)n(Fe3＋)＝6n(Cr2O)＝6×0.1000mol·L－1×20.00×10－3L＝1.200×10－2mol，n(OH－)＝0.5000mol·L－1×25.00×10－3L－0.5000mol·L－1×16.00×10－3L＝4.500×10－3mol，B＝×100%＝12.50%，产品的盐基度为12.50%解析　(1)步骤②采用“滴入”而不是一次性加入H2O2氧化Fe2＋的操作，是因为生成的Fe3＋能催化H2O2的分解，从而达到减少H2O2分解损失的目的。4．K3[Fe(C2O4)3](三草酸合铁酸钾)可用于摄影和蓝色印刷。工业上以H2C2O4(草酸)、FeC2O4(草酸亚铁)、K2C2O4(草酸钾)、双氧水等为原料制备K3[Fe(C2O4)3]的反应原理如下：氧化：6FeC2O4＋3H2O2＋6K2C2O4===4K3[Fe(C2O4)3]＋2Fe(OH)3转化：2Fe(OH)3＋3K2C2O4＋3H2C2O4===2K3[Fe(C2O4)3]＋6H2O(1)制备1mol三草酸合铁酸钾至少需要H2O2的物质的量为________。(2)制备过程中需防止草酸被H2O2氧化，写出草酸被H2O2氧化的化学方程式：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)K3[Fe(C2O4)3]·xH2O(三草酸合铁酸钾晶体)是一种光敏材料，为测定该晶体中草酸根的含量和结晶水的含量，某实验小组进行了如下实验：①称量9.820g三草酸合铁酸钾晶体，配制成250mL溶液。②取所配溶液25.00mL于锥形瓶中，滴加KMnO4溶液至C2O全部转化成CO2时，恰好消耗24.00mL0.1000mol·L－1KMnO4溶液。计算该晶体的化学式，并写出计算过程_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案　(1)0.5mol(2)H2C2O4＋H2O2===2CO2↑＋2H2O(3)消耗KMnO4的物质的量为0.1000mol·L－1×0.024L＝0.0024mol，依据化学方程式：5C2O＋2MnO＋16H＋===2Mn2＋＋8H2O＋10CO2↑，可知：n(C2O)＝mol×5＝0.006mol。7\n250mL原溶液中C2O的物质的量为0.006mol×10＝0.06mol，则n[K3Fe(C2O4)3]＝0.06mol×＝0.02mol。9．820g三草酸合铁酸钾晶体中结晶水的质量为9.820g－437g·mol－1×0.02mol＝1.08g，则n(H2O)＝＝0.06mol。综上所述，该晶体的化学式为K3[Fe(C2O4)3]·3H2O解析　根据反应：6FeC2O4＋3H2O2＋6K2C2O4===4K3[Fe(C2O4)3]＋2Fe(OH)3和2Fe(OH)3＋3K2C2O4＋3H2C2O4===2K3[Fe(C2O4)3]＋6H2O得关系式：3H2O2～6K3[Fe(C2O4)3]，则制备1mol三草酸合铁酸钾至少需要H2O2的物质的量为0.5mol。5．(2022·苏州高三调研)纳米材料镍粉(Ni)是一种高性能电极材料。其制备过程如下：步骤Ⅰ：取0.2mol·L－1的硝酸镍溶液，调节pH除铁后，加入活性炭过滤。步骤Ⅱ：向所得滤液中滴加1.5mol·L－1的NaHCO3溶液使Ni2＋完全沉淀，生成xNiCO3·yNi(OH)2·zH2O。步骤Ⅲ：将产生的沉淀用大量高纯水清洗并用离心机甩干。步骤Ⅳ：加入稍过量的肼溶液(N2H4·H2O)，使上述沉淀还原完全，将生成的Ni水洗后，再用95%的乙醇浸泡后晾干。(1)步骤Ⅰ中去除杂质Fe3＋(使其浓度<10－6mol·L－1)，需调节溶液pH的范围为________。(Ksp[Ni(OH)2]＝2×10－15，Ksp[Fe(OH)3]＝1×10－39)(2)当x∶y∶z＝1∶1∶1时，写出步骤Ⅱ中产生沉淀的离子方程式：________________________________________________________________________。(3)步骤Ⅳ中采用95%的乙醇浸泡的目的是__________________________________________________________________________________________________________________。(4)为测定xNiCO3·yNi(OH)2·zH2O的组成，进行如下实验：①准确称取7.54g样品与过量的肼溶液(N2H4·H2O)充分反应，共收集到1.12LN2和CO2混合气体(已换算成标准状况)。②另取等质量的样品充分灼烧，冷却后称得残留固体NiO的质量为4.5g。通过计算确定xNiCO3·yNi(OH)2·zH2O的化学式(写出计算过程)。答案　(1)3～77\n(2)2Ni2＋＋4HCO===NiCO3·Ni(OH)2·H2O↓＋3CO2↑(3)除去水，便于快速晾干(4)n(CO2)＋n(N2)＝＝0.05mol；n(NiO)＝＝0.06mol。设7.54g样品中含有NiCO3、Ni(OH)2的物质的量分别为a、b，则有：a＋＝0.05mol，a＋b＝0.06mol；解得：a＝0.02mol、b＝0.04mol7．54g样品中含有结晶水的物质的量：n(H2O)＝(7.54g－0.02mol×119g·mol－1－0.04mol×93g·mol－1)÷18g·mol－1＝0.08mol，n(NiCO3)∶n[Ni(OH)2]∶n(H2O)＝0.02mol∶0.04mol∶0.08mol＝1∶2∶4，故该样品的化学式为NiCO3·2Ni(OH)2·4H2O解析　(1)根据Ksp[Ni(OH)2]＝2×10－15，Ksp[Fe(OH)3]＝1×10－39，Ni2＋开始沉淀的pH＝14－＝14－＝14－[－lg(1×10－7)]＝7，Fe3＋沉淀完全时的pH＝14－＝14－＝14－[－lg(1×10－11)]＝3，步骤Ⅰ中去除杂质Fe3＋，需调节溶液pH的范围为3～7。7