【化學(xué)競(jìng)賽試題】2001-2010年十年化學(xué)賽題重組卷11（容量分析）

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2001-2010年十年化學(xué)賽題重組卷11 容量分析 【初賽要求】 1.有效數(shù)字。在化學(xué)計(jì)算和化學(xué)實(shí)驗(yàn)中正確使用有效數(shù)字。定量?jī)x器（天平、量筒、移液管、滴定管、容量瓶等等）測(cè)量數(shù)據(jù)的有效數(shù)字。數(shù)字運(yùn)算的約化規(guī)則和運(yùn)算結(jié)果的有效數(shù)字。實(shí)驗(yàn)方法對(duì)有效數(shù)字的的制約。 2.容量分析。被測(cè)物、基準(zhǔn)物質(zhì)、標(biāo)準(zhǔn)溶液、指示劑、滴定反應(yīng)等基本概念。酸堿滴定的滴定曲線（酸堿強(qiáng)度、濃度、溶劑極性對(duì)滴定突躍影響的定性關(guān)系）。酸堿滴定指示劑的選擇。高錳酸鉀、重鉻酸鉀、硫代硫酸鈉、EDTA為標(biāo)準(zhǔn)溶液的基本滴定反應(yīng)。分析結(jié)果的計(jì)算。分析結(jié)果的準(zhǔn)確度和精密度。 【決賽要求】 1.常見容量分析的基本操作、基本反應(yīng)及分析結(jié)果的計(jì)算。容量分析的誤差分析。 2.分光光度法。比色分析。 第1題（2分） 目然界中，碳除了有2種穩(wěn)定同位素12C和13C外，還有一種半衰期很長(zhǎng)的放射性同位素14C，豐度也十分穩(wěn)定，如下表所示（注：數(shù)據(jù)后括號(hào)里的數(shù)字是最后一位或兩位的精確度，14C只提供了大氣豐度，地殼中的含量小于表中數(shù)據(jù)）： 同位素 相對(duì)原子質(zhì)量 地殼豐度（原子分?jǐn)?shù)） 12C 12（整數(shù)） 0.9893（8） 13C 13.003354826（17） 0.0107（8） 14C 14.003241982（27） 1.210－16（大氣中） 試問：為什么通常碳的相對(duì)原子質(zhì)量只是其穩(wěn)定同位素的加權(quán)平均值而不將14C也加入取平均值？ 第2題（11分） 水中氧的含量測(cè)定步驟如下: 步驟1：水中的氧在堿性溶液中將Mn2+氧化為MnO(OH)2。 步驟2：加入碘離子將生成的MnO(OH)2再還原成Mn2+離子。 步驟3：用硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定步驟2中生成的碘。 有關(guān)的測(cè)定數(shù)據(jù)如下： 1：Na2S2O3溶液的標(biāo)定。取25.00 mL KIO3標(biāo)準(zhǔn)溶液（KIO3濃度：174.8 mgL－1）與過量KI在酸性介質(zhì)中反應(yīng)，用Na2S2O3溶液滴定，消耗12.45 mL。 2：取20.0℃下新鮮水樣103.5mL，按上述測(cè)定步驟滴定，消耗Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液11.80mL。已知該溫度下水的飽和O2含量為9.08 mgL－1。 3． 在20.0℃下密閉放置5天的水樣102.2mL，按上述測(cè)定步驟滴定，消耗硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液6.75 mL。 2-1 寫出上面3步所涉及的化學(xué)反應(yīng)方程式。 步驟1： 步驟2： 步驟3： 2-2 計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度（單位molL－1）。 2-3 計(jì)算新鮮水樣中氧的含量（單位mgL－1）。 2-4 計(jì)算陳放水樣中氧的含量（單位mgL－1）。 2-5 以上測(cè)定結(jié)果說明水樣具有什么性質(zhì)？ 第3題（10分） 將固體MnC2O42H2O放在一個(gè)可以稱出質(zhì)量的容器里加熱，固體質(zhì)量隨溫度變化的關(guān)系如圖所示（相對(duì)原子質(zhì)量：H 1.0，C 12.0，O 16.0，Mn 55.0 )： 縱坐標(biāo)是固體的相對(duì)質(zhì)量。 說出在下列五個(gè)溫度區(qū)間各發(fā)生什么變化，并簡(jiǎn)述理由： 0～50℃ ： 50～100℃： 100～214℃ ： 214～280℃ ： 280～943℃ ： 第4題（10分） 溴酸鉀測(cè)定苯酚純度的步驟如下：稱取含苯酚0.6000 g的試樣溶于2000mL 0.1250mol/L KBrO3溶液（該溶液含過量的KBr），加酸酸化。放置，待反應(yīng)完全后加入KI，而后用0.1050mol/L Na2S2O3溶液滴定生成的碘，滴定終點(diǎn)為20.00mL。計(jì)算試樣中苯酚的質(zhì)最分?jǐn)?shù)。 第5題（7分） 用2份等質(zhì)量的XeF2和XeF4混合物進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)： （1）一份用水處理，得到氣體A 和溶液B，A 的體積為56.7 mL（標(biāo)準(zhǔn)狀況，下同），其中含O2 22.7 mL，余為Xe。B中的XeO3能氧化30.0mL濃度為0.100mol/L的(NH4)2Fe(SO4)2。 （2）另一份用KI溶液處理，生成的I2被0.200mol/L Na2S2O3滴定，用去Na2S2O3 35.0mL。 第6題（12分） 一種鮮花保存劑（preservativeofcutflowers）B可按以下方法制備： 把丙酮肟、溴乙酸、氫氧化鉀混合在1，4－二氧六環(huán)（溶劑）中反應(yīng)，酸化后用乙醚提取，蒸去乙醚后經(jīng)減壓蒸餾析離出中間產(chǎn)物A，A用1︰1鹽酸水溶液水解，水解液濃縮后加入異丙醇（降低溶解度），冷卻，即得到晶態(tài)目標(biāo)產(chǎn)物B，B的熔點(diǎn)152～153℃（分解），可溶於水，與AgNO3溶液形成AgCl沉淀。 用銀定量法以回滴方式（用NH4SCN回滴過量的AgNO3)測(cè)定目標(biāo)產(chǎn)物B的相對(duì)分子質(zhì)量，實(shí)驗(yàn)過程及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下： ①用250毫升容量瓶配制約0.05mol/L的AgNO3溶液，同時(shí)配置250mL濃度相近的NH4SCN溶液。 ②準(zhǔn)確稱量烘干的NaCl 207.9mg，用100毫升容量瓶定容。 ③用10毫升移液管移取上述AgNO3溶液到50毫升錐瓶中，加入4mL 4mol/L HNO3和1mL飽和鐵銨礬溶液，用NH4SCN溶液滴定，粉紅色保持不褪色時(shí)為滴定終點(diǎn)，三次實(shí)驗(yàn)的平均值為6.30mL。 ④用10毫升移液管移取NaCl溶液到50毫升錐瓶中，加入10mL AgNO3溶液、4mL 4mol/L HNO3和1mL飽和鐵銨礬溶液，用NH4SCN溶液回滴過量的AgNO3，三次實(shí)驗(yàn)結(jié)果平均為1.95mL。 ⑤準(zhǔn)確稱量84.0mg產(chǎn)品B，轉(zhuǎn)移到50毫升錐瓶中，加適量水使其溶解，加入10mL AgNO3溶液、4mL 4mol/L HNO3和1mL飽和鐵銨礬溶液，用NH4SCN溶液回滴，消耗了1.65mL。 ⑥重復(fù)操作步驟⑤，稱量的B為81.6mg，消耗的NH4SCN溶液為1.77mL；稱量的B為76.8mg，消耗的NH4SCN溶液為2.02mL。 6-1 按以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算出產(chǎn)物B的平均相對(duì)分子質(zhì)量。 6-2 用質(zhì)譜方法測(cè)得液相中B的最大正離子的相對(duì)式量為183。試寫出中間產(chǎn)物A和目標(biāo)產(chǎn)物B的結(jié)構(gòu)式。 第7題（12分） 維生素C又稱抗壞血酸，廣泛存在于水果、蔬菜中，屬于外源性維生素，人體不能自身合成，必須從食物中攝取。其化學(xué)式為C6H8O6，相對(duì)分子量為176.1，由于分子中的烯二醇基具有還原性，能被I2定量地氧化成二酮基，半反應(yīng)為： C6H8O6＝C6H6O6＋2H＋＋2e j y ＝0.18V 因此，可以采用碘量法測(cè)定維生素C藥片中抗壞血酸的含量。具體實(shí)驗(yàn)步驟及結(jié)果如下： （1）準(zhǔn)確移取0.01667mol/L的K2Cr2O7標(biāo)準(zhǔn)溶液10.00mL于碘量瓶中，加3mol/L H2SO4溶液10mL，10% KI溶液10mL，塞上瓶塞，暗處放置反應(yīng)5min，加入100mL水稀釋，用Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至淡黃色時(shí)，加入2mL淀粉溶液，繼續(xù)滴定至溶液由藍(lán)色變?yōu)榱辆G色。平行三次實(shí)驗(yàn)，消耗Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液平均體積為19.76mL。 （2）準(zhǔn)確移取上述Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液10.00mL于錐瓶中，加水50mL，淀粉溶液2mL，用I2標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至藍(lán)色且30s不褪。平行三次實(shí)驗(yàn)，消耗I2標(biāo)準(zhǔn)溶液平均體積為10.15mL。 （3）準(zhǔn)確稱取0.2205g的維生素C粉末（維生素C藥片研細(xì)所得）于錐瓶中，加新煮沸過并冷卻的蒸餾水100mL，2 mol/L HAc溶液10mL，淀粉溶液2mL，立即用I2標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至藍(lán)色且30s不褪，消耗12.50mL。 （4）重復(fù)操作步驟（3），稱取維生素C粉末0.2176g，消耗I2標(biāo)準(zhǔn)溶液為12.36mL；稱取維生素C粉末0.2332g，消耗I2標(biāo)準(zhǔn)溶液為13.21mL。 根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果計(jì)算出該維生素C藥片中所含抗壞血酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。 第8 題（7 分） 化合物 A 是一種熱穩(wěn)定性較差的無(wú)水的弱酸鈉鹽。用如下方法對(duì)其進(jìn)行分析：將A 與惰性填料混合均勻制成樣品，加熱至400 oC，記錄含A 量不同的樣品的質(zhì)量損失（%），結(jié)果列于下表: 樣品中A的質(zhì)量分?jǐn)?shù)/% 20 50 70 90 樣品的質(zhì)量損失/% 7.4 18.5 25.8 33.3 利用上述信息，通過作圖，推斷化合物A 的化學(xué)式，并給出主要計(jì)算過程。 第9題（10 分） 甲苯與干燥氯氣在光照下反應(yīng)生成氯化芐，用下列方法分析粗產(chǎn)品的純度：稱取0.255 g 樣品，與25 mL 4 mol?L-1 氫氧化鈉水溶液在100 mL 圓底燒瓶中混合，加熱回流1 小時(shí)；冷至室溫，加入50 mL20% 硝酸后，用25.00 mL 0.1000 mol?L-1 硝酸銀水溶液處理，再用0.1000 mol?L-1 NH4SCN 水溶液滴定剩余的硝酸銀，以硫酸鐵銨為指示劑，消耗了6.75 mL。 9-1 寫出分析過程的反應(yīng)方程式。 氯化芐分析過程的反應(yīng)方程式： 9-2 計(jì)算樣品中氯化芐的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（%） 9-3 通常，上述測(cè)定結(jié)果高于樣品中氯化芐的實(shí)際含量，指出原因。(2 分) 9-4 上述分析方法是否適用于氯苯的純度分析？請(qǐng)說明理由。 第10題 (11分) 在900oC的空氣中合成出一種含鑭、鈣和錳 (摩爾比2 : 2 : 1) 的復(fù)合氧化物，其中錳可能以 +2、+3、+4 或者混合價(jià)態(tài)存在。為確定該復(fù)合氧化物的化學(xué)式，進(jìn)行如下分析： 10-1 準(zhǔn)確移取25.00 mL 0.05301 mol L-1的草酸鈉水溶液，放入錐形瓶中，加入25 mL蒸餾水 和5 mL 6 mol L-1的HNO3溶液，微熱至60~70oC，用KMnO4溶液滴定，消耗27.75 mL。寫出 滴定過程發(fā)生的反應(yīng)的方程式；計(jì)算KMnO4溶液的濃度。 10-2 準(zhǔn)確稱取0.4460 g復(fù)合氧化物樣品，放入錐形瓶中，加25.00 mL上述草酸鈉溶液和30 mL 6 mol L-1 的HNO3溶液，在60~70oC下充分搖動(dòng)，約半小時(shí)后得到無(wú)色透明溶液。用上述KMnO4 溶液滴定，消耗10.02 mL。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果推算復(fù)合氧化物中錳的價(jià)態(tài)，給出該復(fù)合氧化物的化 學(xué)式，寫出樣品溶解過程的反應(yīng)方程式。已知La的原子量為138.9。 第11題 (8分) 皂化當(dāng)量是指每摩爾氫氧根離子所能皂化的酯（樣品）的質(zhì)量(mg)。可用如下方法測(cè)定皂化當(dāng)量(適用范圍：皂化當(dāng)量100-1000 mg mol-1，樣品量5-100 mg)：準(zhǔn)確稱?。?mg)樣品，置于皂化瓶中，加入適量0.5 mol L-1氫氧化鉀醇溶液，接上回流冷凝管和堿石灰管，加熱回流0.5~3小時(shí)；皂化完成后，用1~2 mL乙醇淋洗冷凝管內(nèi)壁，拆去冷凝管，立即加入5滴酚酞，用0.5 mol L-1鹽酸溶液酸化，使酸稍過量；將酸化后的溶液轉(zhuǎn)移到錐形瓶中，用乙醇淋洗皂化瓶數(shù)遍，洗滌完的醇溶液也均移入錐形瓶中；向錐形瓶滴加0.5 mol L-1氫氧化鉀醇溶液，直至溶液顯淺紅色；然后用0.0250 mol L-1鹽酸溶液滴定至剛好無(wú)色，消耗鹽酸V1 (mL)；再加入3滴溴酚藍(lán)指示劑，溶液顯藍(lán)色，用0.0250 mol L-1鹽酸溶液滴定至剛剛呈現(xiàn)綠色，即為滴定終點(diǎn)，消耗鹽酸V2 (mL)。在沒有酯存在下重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)步驟，消耗標(biāo)準(zhǔn)鹽酸溶液分別為V3和V4 (mL)。 11-1 堿石灰管起什么作用？ 11-2 寫出計(jì)算皂化當(dāng)量的公式。 11-3 樣品中的游離羧酸將對(duì)分析結(jié)果有什么影響？如何消除影響？ 5