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第 70 讲 以物质含量或组成测定为主的综合实验
[复习目标] 1.掌握物质组成或含量测定的一般方法。 2.掌握定量测定实验的思维模型。
类型一 物质含量的测定
1．重量分析法
(1)在重量分析中，一般首先采用适当的方法，使被测组分以单质或化合物的形式从试样中
与其他组分分离。
(2)重量分析法不需要指示剂，实验的关键是准确判断反应是否完全，以及反应前后固体(或
液体)质量的变化。
(3)重量分析法的过程包括分离和称量两个过程。根据分离的方法不同，重量分析法又可分
为沉淀法、挥发法、萃取法等。
(4)计算方法
采用重量分析法进行定量计算时，可根据实验中发生反应的化学方程式或原子守恒确定相关
物质之间的定量关系，再结合实验数据列出关系式，并进行相关计算。
2．滴定分析法
(1)滴定分析法是将已知准确浓度的标准溶液，滴加到待测溶液中(或者将待测溶液滴加到标
准溶液中)，直到所加的标准溶液与待测溶液按化学计量关系定量反应完全为止，然后测量
标准溶液消耗的体积，根据标准溶液的浓度和所消耗的体积，计算出待测物质的含量。
(2)实验的关键是准确量取待测溶液，根据指示剂的颜色变化确定滴定终点。
(3)根据标准溶液和待测溶液间反应类型的不同，可将滴定分析法分为四大类：中和滴定、
氧化还原滴定、络合滴定和沉淀滴定。
3．气体体积法
(1)通过测量反应生成气体的体积进行定量分析的方法，实验的关键是准确测量生成气体的
体积。
(2)测气体体积的方法分为直接测量法和间接测量法：
将气体通入带有刻度的容器中，直接读取气体的体积。根据所用测量仪
直接测量法
器的不同，直接测量法可分为倒置量筒法和滴定管法两种
利用气体将液体(通常为水)排出，通过测量所排出液体的体积从而得到
间接测量法 气体体积。常用的测量装置为用导管连接的装满液体的广口瓶和空量
筒。排水法收集气体时，要保证“短进长出”1．某小组同学取含有少量CuO杂质的Cu O样品进行如下实验，以测定氧化亚铜的纯度。
2
(1)装置a中所加的酸X是________________(填化学式)。
(2)通过测定下列物理量，能达到实验目的的是______________(填字母)。
A．反应前后装置a的质量
B．充分反应后装置c所得固体的质量
C．反应前后装置d的质量
D．反应前后装置e的质量
(3) 熄 灭 酒 精 灯 之 后 ， 仍 需 通 一 段 时 间 H 至 试 管 冷 却 ， 原 因 是
2
____________________________。
答案 (1)H SO (2)BC (3)防止Cu单质被重新氧化
2 4
解析 该实验通过氢气还原铜的氧化物，得到铜单质和水，通过称量氧化物反应前后的质量
或者称量生成水的质量以确定氧化铜和氧化亚铜的质量，则 a中应选用不挥发性的稀硫酸与
锌反应制取氢气，用浓硫酸干燥氢气后，再通入c中，加热条件下氢气还原铜的两种氧化物
得到铜单质和水，生成的水进入d中被碱石灰吸收，可通过称量其反应前后的质量差确定水
的质量，装置e的目的是防止空气中的水蒸气进入d中干扰实验测定；实验结束后需再通一
段时间氢气，使产生的铜单质在氢气氛围中冷却下来，以防止其被氧化。
2．(2022·安徽蚌埠模拟)测定某明矾样品(含砷酸盐)中砷的含量，实验步骤如下：
实验一：配制砷标准溶液
①取一定质量的As O ，用NaOH溶液完全溶解后，配制成1 L Na AsO 溶液(此溶液1.0 mL
2 3 3 3
相当于0.10 g砷)。
②取一定量上述溶液，配制500 mL含砷量为1.0 g·L－1的砷标准溶液。
(1)②需取用①中NaAsO 溶液________mL。
3 3
实验二：测定样品中砷含量(实验装置如图，夹持装置已略去)
①向B中加入20.00 mL砷标准溶液，再依次加入一定量的盐酸、KI溶液和SnCl 溶液，室
2
温放置10 min，使砷元素全部转化为HAsO 。
3 3②向B中加入足量锌粒(含有ZnS杂质)，立即塞上装有乙酸铅棉花的导气管C，并使C管右
侧末端插入比色管D中银盐吸收液的液面下，控制反应温度 25～40 ℃。45 min后，打开
K 通入N，生成的砷化氢气体被完全吸收，Ag＋被还原为红色胶态银。
1 2
③用明矾样品代替20.00 mL砷标准溶液进行实验，相同条件下生成相同量红色胶态银，需
要5.0 g明矾样品。
(2)乙酸铅棉花的作用是________________。
(3)写出Zn与HAsO 反应生成砷化氢的离子方程式并用单线桥表示电子转移的方向和数目：
3 3
________________________________________________________________________。
(4)控制B中反应温度的方法是__________________________________，反应中通入N 的作
2
用是________________________________________________________________________。
(5)明矾样品中砷的含量为__________%。
答案 (1)5
(2)除去HS，以免干扰D中反应
2
(3)
(4)水浴加热 将砷化氢气体完全带入D中，使其完全反应
(5)0.4
解析 (1)根据质量守恒，配制500 mL含砷量为1.0 g·L－1的砷标准溶液，需取用NaAsO 溶
3 3
液＝5 mL。
(2)乙酸铅和HS反应生成PbS沉淀，乙酸铅棉花的作用是吸附HS。
2 2
(4)控制反应温度25～40 ℃的方法是水浴加热；打开K 通入N ，使生成的砷化氢气体被D
1 2
中银盐完全吸收。
(5)20.00 mL砷标准溶液含砷量为0.02 L×1.0 g·L－1＝0.02 g，明矾样品中砷的含量为×100%＝
0.4%。
类型二 物质组成的测定
确定物质组成的注意事项
1．测定实验中要有消除干扰气体的意识
如用惰性气体将干扰气体排出，或用溶液吸收干扰气体等。
2．测定实验中要有被测量气体全部被测量的意识
如可采取反应结束后继续向装置中通入惰性气体以使被测量气体全部被吸收剂吸收的方法。
3．测定实验中要有“数据”的采集处理意识
(1)称量固体质量时，中学一般用托盘天平，可估读到0.1 g，精确度要求高的实验中可以用分析天平或电子天平。
(2)测量液体体积时，一般实验中选用适当规格的量筒，可估读到0.1 mL，准确度要求高的
定量实验如中和滴定中选用滴定管，可估读到0.01 mL。
(3)气体除了量取外，还可以称量。称气体的质量时一般有两种方法：一种方法是称反应装
置在放出气体前后的质量减小值；另一种方法是称吸收装置前后的质量增大值。
(4)用pH试纸(测得整数值)或pH计(精确到0.01)直接测出溶液的pH，经过计算可以得到溶
液中H＋或OH－的物质的量浓度。
1．某浅绿色晶体X[x(NH )SO ·yFeSO ·zHO]在分析化学中常用作还原剂。为确定其组成，
4 2 4 4 2
某小组同学进行如下实验：
Ⅰ.NH含量的测定
采用蒸馏法，蒸馏的装置如图所示。
相关的实验步骤如下：
①准确称取58.80 g晶体X，加水溶解后，将溶液注入三颈烧瓶中；
②准确量取50.00 mL 3.030 mol·L－1 HSO 溶液于锥形瓶中；
2 4
③向三颈烧瓶中加入足量NaOH溶液，通入氮气，加热，蒸氨结束后取下锥形瓶；
④用0.120 mol·L－1的NaOH标准溶液滴定锥形瓶中过量的硫酸，滴定终点时消耗 25.00 mL
NaOH标准溶液。
(1)仪器M的名称为____________。
(2)步骤③中，发生的氧化还原反应的化学方程式为_________________________________，
蒸氨结束后，为了减少实验误差，还需要对直形冷凝管进行“处理”，“处理”的操作方法
是_____________________________________________________________________________。
(3)步骤④中，若振荡时锥形瓶中有液体溅出，则所测得的n(NH)的值将________(填“偏
大”“偏小”或“不变”)。
Ⅱ.SO含量的测定
采用重量分析法，实验步骤如下：
①另准确称取58.80 g晶体X于烧杯中，加水溶解，边搅拌边加入过量的BaCl 溶液；
2
②将得到的溶液用无灰滤纸(灰分质量很小，可忽略)过滤，洗涤沉淀3～4次；
③用滤纸包裹好沉淀取出，灼烧滤纸包至滤纸完全灰化；
④继续灼烧沉淀至恒重，称量，得沉淀质量为69.90 g。
(4)步骤①中，判断BaCl 溶液已过量的实验操作和现象是_____________________________。
2(5)步骤②中，采用冷水洗涤沉淀，其主要目的是_____________________________________。
(6)结合实验Ⅰ、Ⅱ通过计算得出晶体X的化学式为________________________。
答案 (1)分液漏斗
(2)4Fe(OH) ＋O ＋2HO===4Fe(OH) 用蒸馏水冲洗冷凝管内通道2～3次，将洗涤液注入
2 2 2 3
锥形瓶中
(3)偏大
(4)待浊液分层后，向上层清液中加入1～2滴BaCl 溶液，若无白色浑浊出现，则说明BaCl
2 2
溶液已过量
(5)尽可能减少沉淀的溶解损失，减小实验误差
(6)(NH )SO ·FeSO ·6H O
4 2 4 4 2
解析 (3)步骤④中，若振荡时锥形瓶中有液体溅出，消耗 NaOH的量减少，则锥形瓶内溶
液中剩余硫酸的量减少，与氨气反应的硫酸的量增多，造成所测n(NH)的值偏大。(6)过量的
H＋的物质的量为0.120 mol·L－1×0.025 L＝0.003 mol，与NH 反应的H＋的物质的量为3.030
3
mol·L－1
×0.05 L×2－0.003 mol＝0.3 mol，即n(NH)＝0.3 mol；69.90 g沉淀为BaSO ，则n(SO)＝＝
4
0.3 mol；利用电荷守恒：n(NH)＋2n(Fe2＋)＝2n(SO)，得n(Fe2＋)＝0.15 mol；再利用质量守恒
得 m(H O)＝58.80 g－m(NH)－m(SO)－m(Fe2＋)＝16.2 g，则 n(H O)＝ 0.9 mol，故
2 2
n(NH)∶n(Fe2＋)∶n(SO)∶n(H O)＝2∶1∶2∶6，晶体X的化学式为(NH )SO ·FeSO ·6H O。
2 4 2 4 4 2
2．碱式碳酸钴[Co(OH)(CO)]可用作电子材料、磁性材料的添加剂，受热时可分解生成三
x y 3 2
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。
(1)请完成下列实验步骤：
①称取3.65 g样品置于硬质玻璃管内，分别称量乙、丙装置的质量；
②按如图所示装置组装好仪器，并检查装置气密性；
③加热甲装置中硬质玻璃管，当乙装置中________(填实验现象)，停止加热；
④打开活塞K，缓缓通入空气数分钟后，称量乙、丙装置的质量；
⑤计算。
(2)步骤④中缓缓通入空气数分钟的目的是__________________________________________。
(3)某同学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)若按正确装置进行实验，测得如下数据：
乙装置的质量/g 丙装置的质量/g
加热前 80.00 62.00
加热后 80.36 62.88
则该碱式碳酸钴的化学式为______________________________________________________。
(5)有人认为用如图所示装置进行两次实验也可以确定碱式碳酸钴的组成。
实验Ⅰ：称取一定质量的样品置于Y形管a处，加入一定体积一定物质的量浓度的足量稀硫
酸于 Y 形管 b 处，量气管中盛放饱和碳酸氢钠溶液，而不用蒸馏水，其原因是
_____________，然后通过________________________(填操作)，引发反应，测定产生的
CO 的体积(假设实验条件是在室温下)。
2
实验Ⅱ：将实验 Ⅰ 中反应后的液体和足量的锌粒分别放置在另一个 Y形管的a、b中，量
气管中盛装蒸馏水，此时引发反应的方式与实验Ⅰ________(填“相同”“不同”或“可相
同也可不同”)，然后测定产生H 的体积(假设实验条件是在室温下)。
2
两次实验结束时，读数前，先________，再调节量气管两侧液面持平，然后平视读数；下列
实验操作有可能会使y的值偏大的是________(填字母)。
A．实验Ⅰ读数时量气管左侧液面高于右侧液面
B．实验Ⅱ实验结束时，迅速调整两侧液面持平，立即读数
C．实验Ⅱ引发反应时将稀硫酸向锌粒倾斜
答案 (1)不再有气泡产生时 (2)将甲装置中产生的CO 和水蒸气全部赶入乙、丙装置中
2
(3)D 活塞K前(或甲装置前)
(4)Co (OH) (CO) (5)饱和碳酸氢钠溶液会降低CO 的溶解度 将b向a倾斜，使稀硫酸流
3 4 3 2 2
入a中 不同 恢复至室温 C
解析 (4)n(H O)＝＝0.02 mol，n(CO)＝＝0.02 mol，由C元素守恒知，该样品物质的量为
2 2
0.01 mol，H元素物质的量为 0.04 mol，则 y为4，Co 元素质量为 3.65 g－0.04 mol×17
g·mol－1－0.02 mol×60 g·mol－1＝1.77 g，Co的物质的量为0.03 mol，故碱式碳酸钴的化学式
为Co (OH) (CO) 。(5)实验Ⅰ中应该让样品完全反应，所以引发反应时应该将稀硫酸向样品
3 4 3 2
中倾斜；而实验Ⅱ中应该让稀硫酸完全反应，所以引发反应时应该将锌粒向稀硫酸中倾斜。1．(2022·河北，14)某研究小组为了更准确检测香菇中添加剂亚硫酸盐的含量，设计实验如
下：
①三颈烧瓶中加入10.00 g香菇样品和400 mL水；锥形瓶中加入125 mL水、1 mL淀粉溶液，
并预加0.30 mL 0.010 00 mol·L－1的碘标准溶液，搅拌。
②以0.2 L·min－1流速通氮气，再加入过量磷酸，加热并保持微沸，同时用碘标准溶液滴定，
至终点时滴定消耗了1.00 mL碘标准溶液。
③做空白实验，消耗了0.10 mL碘标准溶液。
④用适量NaSO 替代香菇样品，重复上述步骤，测得SO 的平均回收率为95%。
2 3 2
已知：K (H PO )＝7.1×10－3，K (H SO )＝1.3×10－2
a1 3 4 a1 2 3
回答下列问题：
(1)装置图中仪器a、b的名称分别为___________________________、______________。
(2)三颈烧瓶适宜的规格为________(填标号)。
A．250 mL B．500 mL C．1 000 mL
(3)解释加入HPO ，能够生成SO 的原因： _________________________________________。
3 4 2
(4)滴定管在使用前需要__________、洗涤、润洗；滴定终点时溶液的颜色为__________；
滴定反应的离子方程式为___________________________________________________。
(5)若先加磷酸再通氮气，会使测定结果________(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。
(6)该样品中亚硫酸盐含量为__________ mg·kg－1(以SO 计，结果保留三位有效数字)。
2
答案 (1)球形冷凝管 酸式滴定管 (2)C (3)加入 HPO 后，溶液中存在化学平衡
3 4
HSO SO ＋HO，SO 的溶解度随着温度升高而减小，SO 逸出后，促进了化学平衡
2 3 2 2 2 2
HSO SO ＋HO向右移动 (4)检漏 蓝色 I ＋SO ＋2HO===2I－＋4H＋＋SO (5)偏低
2 3 2 2 2 2 2
(6)80.8
解析 由题中信息可知，检测香菇中添加剂亚硫酸盐的含量的原理是用过量的磷酸与其中的
亚硫酸盐反应生成SO ，用氮气将SO 排入到锥形瓶中被水吸收，最后用碘标准溶液滴定，
2 2
测出样品中亚硫酸盐含量。(2)三颈烧瓶中加入10.00 g香菇样品和400 mL水，向其中加入
HPO 的体积不超过10 mL。在加热时，三颈烧瓶中的液体不能超过其容积的，因此，三颈
3 4
烧瓶适宜的规格为1 000 mL，选C。(3)虽然K (H PO )＝7.1×10－3＜K (H SO )＝1.3×10－
a1 3 4 a1 2 32，但是HPO 为难挥发性的酸，而HSO 易分解为SO 和水，SO 的溶解度随着温度升高而
3 4 2 3 2 2
减小，SO 逸出后，促进了化学平衡HSO SO ＋HO向右移动。(4)滴定管在使用前需要
2 2 3 2 2
检漏、洗涤、润洗；滴定前，溶液中的碘被SO 还原为碘离子，溶液的颜色为无色，滴定终
2
点时，过量的半滴碘标准溶液使淀粉溶液变为蓝色且半分钟之内不变色，因此，滴定终点时
溶液为蓝色；滴定反应的离子方程式为I＋SO ＋2HO===2I－＋4H＋＋SO。(5)若先加磷酸再
2 2 2
通氮气，则不能将装置中的空气及时排出，有部分亚硫酸盐和 SO 被装置中的氧气氧化，碘
2
标准溶液的消耗量将减少，因此会使测定结果偏低。(6)实验中SO 消耗的碘标准溶液的体
2
积为0.30 mL＋1.00 mL＝1.30 mL，减去空白实验消耗的0.10 mL，则实际消耗碘标准溶液的
体积为1.20 mL，根据反应I＋SO ＋2HO===2I－＋4H＋＋SO可以计算出n(SO )＝n(I)＝1.20
2 2 2 2 2
mL×10－3 L·mL－1×0.010 00 mol·L－1＝1.20×10－5 mol，由于SO 的平均回收率为95%，则
2
实际生成的n(SO )＝≈1.263×10－5 mol，则根据S元素守恒可知，该样品中亚硫酸盐含量为
2
≈80.8 mg·kg－1。
2．(2020·天津，15)为测定CuSO 溶液的浓度，甲、乙两同学设计了两个方案。回答下列问
4
题：
Ⅰ.甲方案
实验原理：CuSO ＋BaCl ===BaSO↓＋CuCl
4 2 4 2
实验步骤：
(1)判断SO沉淀完全的操作为______________________________________________。
(2)步骤②判断沉淀是否洗净所选用的试剂为______________________。
(3)步骤③灼烧时盛装样品的仪器名称为______________________。
(4)固体质量为w g，则c(CuSO )＝__________________________________________mol·L－
4
1。
(5)若步骤①从烧杯中转移沉淀时未洗涤烧杯，则测得c(CuSO )__________(填“偏高”“偏
4
低”或“无影响”)。
Ⅱ.乙方案
实验原理：Zn＋CuSO ===ZnSO＋Cu
4 4
Zn＋HSO ===ZnSO＋H↑
2 4 4 2实验步骤：
①按图安装装置(夹持仪器略去)
②……
③在仪器A、B、C、D、E中加入图示的试剂
④调整D、E中两液面相平，使D中液面保持在0或略低于0刻度位置，读数并记录
⑤将CuSO 溶液滴入A中搅拌，反应完成后，再滴加稀硫酸至体系不再有气体产生
4
⑥待体系恢复到室温，移动E管，保持D、E中两液面相平，读数并记录
⑦处理数据
(6)步骤②为____________________。
(7)步骤⑥需保证体系恢复到室温的原因是_________________________________(填序号)。
a．反应热受温度影响
b．气体密度受温度影响
c．反应速率受温度影响
(8)Zn粉质量为a g，若测得H 体积为b mL，已知实验条件下ρ(H )＝d g·L－1，则c(CuSO )
2 2 4
＝______________________mol·L－1(列出计算表达式)。
(9)若步骤⑥E管液面高于D管，未调液面即读数，则测得c(CuSO )__________(填“偏高”
4
“偏低”或“无影响”)。
(10)是否能用同样的装置和方法测定MgSO 溶液的浓度：__________(填“是”或“否”)。
4
答案 (1)向上层清液中(或取上层清液少许于试管中)继续滴加BaCl 溶液，无白色沉淀生成，
2
则沉淀完全 (2)AgNO 溶液 (3)坩埚 (4) (5)偏低 (6)检查装置气密性 (7)b
3
(8) (9)偏高 (10)否
解析 (2)BaSO 沉淀表面附着的离子是Cu2＋、Ba2＋和Cl－，可向洗涤液中加入AgNO 溶液，
4 3
若没有沉淀生成，则证明BaSO 沉淀已洗净。
4
(3)步骤③灼烧的是BaSO 固体，灼烧固体选择的仪器是坩埚。
4
(4)BaSO 的质量为 w g，BaSO 的物质的量为 mol，由化学方程式：CuSO ＋
4 4 4
BaCl ===BaSO↓＋CuCl 可知，CuSO 的物质的量等于BaSO 的物质的量，所以CuSO 溶液
2 4 2 4 4 4
的浓度为c(CuSO )＝＝ mol·L－1。
4
(5)若步骤①中，转移沉淀时未洗涤烧杯，会造成BaSO 沉淀的质量减少，所以使测得的
4
c(CuSO )偏低。
4(7)步骤⑥中保证体系恢复到室温的原因是气体密度受温度影响较大，温度过高或过低都会
造成气体密度的改变。
(8)Zn粉的物质的量为 mol，反应产生H 的物质的量为＝ mol，由Zn＋HSO ===ZnSO ＋
2 2 4 4
H↑知，与HSO 反应的Zn的物质的量等于产生H 的物质的量，为 mol，与CuSO 反应消
2 2 4 2 4
耗Zn的物质的量为(－) mol，由化学方程式Zn＋CuSO ===ZnSO ＋Cu可知，与CuSO 反应
4 4 4
消耗Zn的物质的量等于CuSO 的物质的量，所以c(CuSO )＝ mol·L－1。
4 4
(9)若步骤⑥E管液面高于D管，则D管内气体压强高于外界大气压，造成气体体积 b的数
值偏小，由c(CuSO )＝ mol·L－1可知，c(CuSO )会偏高。
4 4
(10)因为Zn和MgSO 溶液不反应，所以不能用同样的装置和方法测定MgSO 溶液的浓度。
4 4
课时精练
1．(2021·湖南1月适应性考试，15)蛋壳是一种很好的绿色钙源，其主要成分为CaCO 。以
3
蛋壳为原料制备葡萄糖酸钙晶体(M[Ca(C H O)·H O]＝448 g·mol－1)，并对其纯度进行测定，
6 11 7 2 2
过程如下：
步骤Ⅰ.葡萄糖酸钙晶体的制备
步骤Ⅱ.产品纯度测定——KMnO 间接滴定法
4
①称取步骤Ⅰ中制得的产品0.600 g置于烧杯中，加入蒸馏水及适量稀盐酸溶解；
②加入足量(NH )C O 溶液，用氨水调节pH为4～5，生成白色沉淀，过滤、洗涤；
4 2 2 4
③将②洗涤后所得的固体溶于稀硫酸溶液中，用0.020 00 mol·L－1 KMnO 标准溶液滴定，
4
消耗KMnO 标准溶液25.00 mL。
4
根据以上两个步骤，回答下列问题：
(1)以上两个步骤中不需要使用的仪器有___________________________________(填字母)。
(2)步骤Ⅰ中“操作a”是______________、过滤、洗涤、干燥。
(3)步骤Ⅱ中用氨水调节pH为4～5的目的为_____________________________________。
(4)用KMnO 标准溶液滴定待测液的反应原理为__________________________________(用离
4
子方程式表示)，判断滴定达到终点的现象为______________________________________。(5)根据以上实验数据，测得产品中葡萄糖酸钙晶体的纯度为__________(保留三位有效数字)。
答案 (1)C (2)蒸发浓缩、冷却结晶 (3)中和溶液中的H＋，增大溶液中C O的浓度，使
2
Ca2＋完全沉淀 (4)5H C O ＋2MnO＋6H＋===2Mn2＋＋10CO↑＋8HO 滴入最后半滴高锰
2 2 4 2 2
酸钾标准溶液，溶液由无色变为浅紫色，且半分钟内不褪色
(5)93.3%
解析 (5)由题意可得关系式：5Ca(C H O)·H O～5CaC O ～5HC O ～2MnO，则
6 11 7 2 2 2 4 2 2 4
Ca(C H O)·H O的物质的量为×0.020 00 mol·L－1×0.025 L＝1.250×10－3 mol，产品中葡萄
6 11 7 2 2
糖酸钙晶体的纯度为×100%≈93.3%。
2．(2022·辽宁鞍山模拟)检验甲醛含量的方法有很多，其中银Ferrozine法灵敏度较高。测定
原理为甲醛把氧化银还原成 Ag，产生的 Ag与Fe3＋定量反应生成 Fe2＋，Fe2＋与菲洛嗪
(Ferrozine)形成有色配合物，通过测定吸光度计算出甲醛的含量。某学习小组类比此原理设
计如下装置测定新装修居室内空气中甲醛的含量(夹持装置略去)。
已知：甲醛和银氨溶液反应生成单质银和CO ，氮化镁与水反应放出NH ，毛细管内径不超
2 3
过1 mm。
请回答下列问题：
(1)A装置中反应的化学方程式为___________________________________，用饱和食盐水代
替水制备NH 的原因是_______________________________________________________。
3
(2)B中装有AgNO 溶液，仪器B的名称为__________。
3
(3)银氨溶液的制备。关闭K 、K ，打开K ，打开__________________________，使饱和食
1 2 3
盐水慢慢滴入圆底烧瓶中，当观察到B中__________________________，停止通NH 。
3
(4)室内空气中甲醛含量的测定。
①用热水浴加热B，打开K，将滑动隔板慢慢由最右端抽到最左端，吸入1 L室内空气，关
1
闭K ；后续操作是________________________________________________________；再重
1
复上述操作3次。毛细管的作用是________________________________________。
②向上述B中充分反应后的溶液中加入稀硫酸调节溶液pH＝1，再加入足量Fe (SO ) 溶液，
2 4 3
充分反应后立即加入菲洛嗪，Fe2＋与菲洛嗪形成有色物质，在562 nm处测定吸光度，测得
生成1.12 mg Fe2＋，空气中甲醛的含量为__________mg·L－1。
答案 (1)Mg N＋6HO===3Mg(OH) ↓＋2NH ↑ 饱和食盐水可减缓生成氨气的速率
3 2 2 2 3
(2)三颈烧瓶
(3)分液漏斗的活塞与旋塞 沉淀恰好完全溶解时
(4)①打开K ，缓慢推动可滑动隔板，将气体全部推出，再关闭K 减小气体的通入速率，
2 2使空气中的甲醛气体被完全吸收 ②0.037 5
解析 在仪器A中MgN 与HO反应产生Mg(OH) 和NH ，NH 通入AgNO 溶液中首先产
3 2 2 2 3 3 3
生AgOH白色沉淀，当氨气过量时，反应产生[Ag(NH)]OH，然后向溶液中通入甲醛，水
3 2
浴加热，发生银镜反应产生单质Ag和CO 气体，产生的Ag与加入的Fe3＋定量反应生成Fe2
2
＋，Fe2＋与菲洛嗪形成有色物质，在562 nm处测定吸光度，测得生成1.12 mg Fe2＋，据此结
合反应过程中电子守恒，可计算室内空气中甲醛的含量。
(4)②甲醛和银氨溶液加热反应生成银，银具有还原性，被Fe3＋氧化，结合甲醛被氧化为
CO ，[Ag(NH)]OH被还原为银，甲醛中碳元素化合价由0价升高为＋4价，银由＋1价降
2 3 2
低为0价，生成的银又被铁离子氧化，铁离子被还原为亚铁离子，生成亚铁离子 1.12 mg，
则n(Fe)＝＝2×10－5 mol，设消耗甲醛的物质的量为x mol，则4x＝2×10－5 mol×1，x＝
5×10－6 mol，因实验进行了4次操作，所以测得1 L空气中甲醛的含量为1.25×10－6 mol，
空气中甲醛的含量为＝0.037 5 mg·L－1。
3．钢材在社会发展中应用广泛。为研究某种碳素钢(含少量碳和硫)的成分，科研小组进行
了如下探究活动。
称取碳素钢(已除表面氧化物)24.0 g放入耐高温反应管中与O 反应，除去未反应的O，收集
2 2
到干燥混合气体X 1.12 L(已折算成标准状况下的体积)。
(1)科研小组用下图所示实验装置检验混合气体X的组成。
①装置B中的试剂是__________，装置C的作用是__________________________。
②若观察到_________________________________________________________(填实验现象)，
证明X中含有CO。
(2)反应后，耐高温反应管内固体中除含有Fe3＋之外，还可能含有Fe2＋。要确定其中的Fe2
＋，可选用________(填字母)。
a．KSCN溶液和氯水
b．KSCN溶液和铁粉
c．稀盐酸和K[Fe(CN) ]溶液
3 6
d．稀硫酸和KMnO 溶液
4
(3)科研小组用下图所示装置(部分)测定SO 的体积分数，并计算碳素钢的含碳量。将气体X
2
缓慢通过实验装置，当观察到________________________(填实验现象)时，停止通气，此时
气体流量仪显示的流量为112 mL(已换算成标准状况下的体积)。则气体X中SO 的体积分数
2
为________，碳素钢中碳元素的质量分数为________(结果保留一位小数)。答案 (1)①品红溶液 验证气体X中是否含有CO ②E中黑色固体逐渐变红，F中澄清
2
石灰水变浑浊 (2)cd (3)Ⅲ中溶液由蓝色变为无色 5% 2.4%
解析 (3)测定SO 的体积分数的实验原理：SO ＋I ＋2HO===2HI＋HSO ，开始时Ⅲ中溶
2 2 2 2 2 4
液为蓝色，当溶液由蓝色变为无色时，停止通气。n(SO )＝n(I)＝0.01 mol·L－1×0.025 L＝
2 2
0.000 25 mol，气体X中SO 的体积分数为×100%＝5%。则CO、CO 共占总体积的95%，
2 2
n(C)＝×95%＝0.047 5 mol，故碳素钢中碳元素的质量分数为×100%≈2.4%。
4．过氧化尿素是一种新型漂白剂、消毒剂，漂白、消毒的效果优于HO 和过氧乙酸。
2 2
某工业用过氧化尿素的部分参数见下表：
分子式 外观 热分解温度 熔点 水溶性/20 ℃
CO(NH)·H O 白色晶体 45 ℃ 75～85 ℃ 500 g·L－1
2 2 2 2
合成过氧化尿素的流程及反应器的示意图如图：
回答下列问题：
(1)流程中操作①的名称为________，仪器X的名称是____________________。
(2)流程中操作②的具体过程是________(填字母)。
A．盐析、过滤
B．减压蒸馏、结晶、过滤
C．分液、过滤
D．常压蒸馏、萃取
(3)搅拌器选用的材质是玻璃而不是铁质的原因是_______________________________
________________________________________________________________________。
(4)为测定产品中活性氧的含量(若含双氧水34%，则其中活性氧为16%)，一般采用KMnO
4标准溶液进行滴定，但由于KMnO 的强氧化性，其溶液很容易被空气或水中的少量还原性
4
物质还原，生成难溶性物质MnO(OH) ，因此配制KMnO 标准溶液有如下步骤：
2 4
a．利用氧化还原滴定方法，在70～80 ℃条件下用基准试剂(纯度高、相对分子质量较大、
稳定性较好的物质)溶液标定其浓度
b．过滤得到的KMnO 溶液贮存于棕色试剂瓶中并放在暗处
4
c．称取稍多于所需量的KMnO 固体溶于水中，将溶液加热并保持微沸1 h
4
d．用微孔玻璃漏斗过滤除去难溶的MnO(OH)
2
①请按照正确的流程对上述步骤进行排序：________(填字母，下同)。
②在下列物质中，用于标定KMnO 溶液的基准试剂最好选用______________。
4
A．HC O·2H O B．FeSO
2 2 4 2 4
C．浓盐酸 D．NaSO
2 3
③若准确称取W g所选基准试剂溶于水配成500 mL溶液，取25.00 mL置于锥形瓶中，用
KMnO 溶液滴定至终点，消耗KMnO 溶液V mL。称取干燥样品1.2 g，溶解后置于锥形瓶
4 4
中加入1 mL 6 mol·L－1的硫酸，然后用上述KMnO 标准溶液滴定(KMnO 溶液与尿素不反
4 4
应)，平行实验三次，实验结果如下：
实验序号 1 2 3
KMnO 溶液 滴定前读数 0.00 0.00 1.00
4
体积/mL 滴定后读数 19.90 22.70 21.10
产品中活性氧的质量分数为____________(用含字母的最简式表示)。
答案 (1)过滤 (球形)冷凝管 (2)B (3)Fe会被过氧化氢氧化，且生成的Fe3＋会催化过氧
化氢分解 (4)①cdba ②A ③×100%
解析 (2)根据过氧化尿素在45 ℃左右受热易分解，熔点低，水溶性较大可知，操作②需要
在较低温度下使过氧化尿素形成晶体分离，应使用减压蒸馏的方法，降低蒸馏操作所需的温
度，确保过氧化尿素不分解。(3)双氧水具有氧化性，铁具有强还原性，容易被 HO 氧化。
2 2
(4)②作基准试剂的物质必须满足纯度高、稳定性好，硫酸亚铁、亚硫酸钠容易被氧化变质
的试剂不能作为基准试剂，浓盐酸具有挥发性，也不能作基准试剂。③草酸的物质的量浓度
为＝ mol·L－1，根据反应的离子方程式6H＋＋2MnO＋5HC O===2Mn2＋＋10CO↑＋8HO
2 2 4 2 2
可知，酸性高锰酸钾的物质的量浓度为＝ mol·L－1；根据得失电子守恒知，5HO ～
2 2
2KMnO ，n(H O)＝n(KMnO)，由于第 2组数据偏差较大，应舍去，n(H O)＝× mol＝
4 2 2 4 2 2
mol，双氧水的质量分数为×100%＝×100%，根据质量分数为34%的双氧水，其中活性氧
为16%，则产品中活性氧的质量分数为××100%＝×100%。
