破难点5　滴定计算　热重分析计算 热练（含解析）—2024年高考化学二轮复习

破难点5　滴定计算　热重分析计算
1 (2023南通调研)研究含硼化合物具有重要意义。H3BO3易溶于热水、在冷水中溶解度较小，可通过如下过程制得：称取10 g钠硼解石[主要成分为NaCaB5O9·8H2O，含少量CaPO3(OH)·2H2O、NaCl和难溶于酸的物质]，除去氯化钠后，在60 ℃下用浓硝酸溶解，趁热过滤，将滤渣用热水洗净后，合并滤液和洗涤液，降温结晶，过滤得H3BO3。
钠硼解石中的B可看成以B2O3形式存在。为测定钠硼解石中B2O3的质量分数，实验方案如下：将所得H3BO3用热水完全溶解后，加水定容至500 mL。取25.00 mL溶液，加入适量甘露醇(甘露醇与H3BO3结合后，每分子H3BO3可电离出1个H＋)，滴入2～3滴酚酞作指示剂，用0.250 0 mol·L-1 NaOH标准溶液进行滴定，终点时消耗NaOH标准溶液20.00 mL。根据实验数据计算钠硼解石中B2O3的质量分数，写出计算过程。
2 (2023南通如皋适应性考试二)碘及碘化钾是实验室中的常见试剂，含碘废液中碘元素通常以I－、I、I2和IO中的一种或多种形式存在，回收碘具有很好的经济价值。某含碘废液中，碘元素以IO形式存在，为测定IO的浓度，现进行如下实验：准确量取20.00 mL废液，加水稀释配成100.00 mL溶液，取20.00 mL溶液，加入盐酸，加入足量KI晶体，以淀粉为指示剂，用0.100 0 mol·L-1 Na2S2O3溶液滴定I2至恰好完全反应，消耗Na2S2O3溶液24.00 mL。已知测定过程中发生的反应为IO＋I－＋H＋——I2＋H2O(未配平)、I2＋S2O——I－＋S4O(未配平)。
计算废液中IO的物质的量浓度，并写出计算过程。
3 (2023南通、泰州、扬州等七市三模)为测定一定条件下该低品位软锰矿(MnO2质量分数为29%)中锰元素的浸出率，进行如下实验。
准确称取m g软锰矿试样，加入一定量硫酸和单宁酸，水浴加热并充分搅拌，一段时间后过滤。将滤液冷却后加水定容至2 L，量取20.00 mL溶液于锥形瓶中，向锥形瓶中加入足量磷酸作稳定剂，再加入2 mL高氯酸，边加边摇动，使Mn2+完全氧化为Mn(Ⅲ)，加热溶液至无气体产生。冷却后用浓度为c mol·L-1
(NH4)2Fe(SO4)2溶液滴定至终点，消耗(NH4)2Fe(SO4)2溶液的体积为V mL。计算该条件下软锰矿中锰元素的浸出率η。[η＝。写出计算过程]
4 (2023扬州一模)以盐湖锂矿(主要成分为Li2O·Al2O3·4SiO2，还含有Fe2+及少量有机物等)为原料制备Li2CO3的方法如下：
(1) 酸化。将适量盐湖锂矿粉与水混合，加入一定量浓硫酸，充分反应后加水稀释，过滤。
(2) 净化。
(3) 沉锂。
(4) Li2CO3样品纯度测定。称取1.000 g样品置于锥形瓶中，加入40.00 mL 1.000 mol·L-1盐酸，搅拌，充分反应(杂质不与酸反应)。再加入几滴酚酞，用1.000 mol·L-1 NaOH溶液滴定至终点，消耗NaOH溶液的体积为13.40 mL。计算Li2CO3样品的纯度(写出计算过程)。
5 (2023无锡期末)硫代硫酸钠(Na2S2O3)应用广泛，可用作定影液、含砷废水去除剂、定量分析还原剂等。Na2S2O3可测定含Cr2O废水中Cr元素的含量。量取废水20.00 mL，硫酸酸化后加入过量KI溶液，发生反应：6I－＋Cr2O＋14H＋===3I2＋2Cr3+＋7H2O。加入少量淀粉作为指示剂，用0.100 0 mol·L-1 Na2S2O3标准溶液滴定至终点，发生反应：I2＋2S2O===2I－＋S4O。平行滴定3次，平均消耗标准Na2S2O3溶液24.00 mL。废水中Cr元素的含量为________mg·L-1(写出计算过程)。
6 用油脂氢化后废弃的镍催化剂(主要成分为Ni、Al，还含少量其他不溶性物质)制备NiCO3·2Ni(OH)2·2H2O并研究其分解反应的过程如下：
(1) 制NiSO4溶液。向废镍催化剂中加入足量NaOH溶液，充分反应后过滤。向洗涤后的滤渣中加入稀硫酸至Ni恰好完全溶解，过滤。
(2) 制NiCO3·2Ni(OH)2·2H2O。控制温度为55 ℃，向NiSO4溶液中加入适量Na2CO3溶液，有NiCO3·2Ni(OH)2·2H2O沉淀生成和CO2气体放出，过滤。
为了确定所加Na2CO3的添加量，需要测定NiSO4溶液的浓度。准确量取5.00 mL溶液于100 mL容量瓶中，加水稀释至刻度；准确量取20.00 mL稀释后的溶液于锥形瓶中，用0.040 00 mol·L-1 EDTA(Na2H2Y)标准溶液滴定至终点(滴定反应为Ni2+＋H2Y2-===NiY2- ＋2H＋)，平行滴定3次，平均消耗EDTA标准溶液31.25 mL。计算NiSO4溶液的物质的量浓度(写出计算过程)。
500～700 K之间分解产生的气体为______________。
7 硫酸亚铁在工农业生产中有许多用途，如可用作农药防治小麦黑穗病，制造磁性氧化铁、铁催化剂等。回答下列问题。
在N2气氛中，FeSO4·7H2O的脱水热分解过程如图所示。
根据上述实验结果，可知x＝__________，y＝__________。
破难点5　滴定计算　热重分析计算
1. n(H3BO3)＝n(NaOH)＝0.250 0 mol·L-1×20 mL×10-3 L·mL-1＝5.0×10-3 mol
原10 g钠硼解石中B的物质的量n(B)＝n(H3BO3)×＝0.10 mol
n(B2O3)＝n(H3BO3)＝0.050 mol
m(B2O3)＝0.050 mol×70 g·mol-1＝3.50 g
钠硼解石中w(B2O3)＝×100%＝35.0%
2. n(S2O)＝0.100 0 mol·L-1×24.00 mL×10-3 L·mL-1＝2.4×10-3 mol　n(I2)＝n(S2O)＝×2.4×10-3 mol＝1.2×10-3 mol　原废液中n(IO)＝n(I2)×＝×1.2×10-3 mol×5＝2.0×10-3 mol
废液中c(IO)＝＝0.10 mol·L-1
3. 每20.00 mL浸出滤液中：n(Mn2+)＝n[(NH4)2Fe(SO4)2]＝c mol·L-1×V mL×10-3 L·mL-1＝cV×10-3 mol
m g软锰矿浸出滤液中n(Mn2+)＝cV×10-3 mol×＝0.1cV mol
浸出的n(MnO2)＝n(Mn2+)＝0.1cV mol
m(MnO2)＝n(MnO2)×87 g· mol-1＝8.7cV g
m g软锰矿中m(MnO2)＝m g×29%＝0.29m g
锰元素浸出率η＝＝＝
4. n(HCl)＝c(HCl)·V(HCl)＝1.000 mol·L-1×40.00 mL×10-3 L·mL-1＝4×10-2mol
HCl～NaOH
n(HCl)剩余＝n(NaOH)＝c(NaOH)·V(NaOH)＝1.000 mol·L-1×13.40 mL×10-3 L·mL-1＝1.34×10-2 mol
n(HCl)反应＝n(HCl)－n(HCl)剩余＝4×10-2 mol－1.34×10-2 mol＝2.66×10-2 mol
Li2CO3～2HCl
n(Li2CO3)＝n(HCl)反应＝ 1.33×10-2 mol
w(Li2CO3)＝×100%＝×100%＝98.42%
5. 2 080　根据反应关系式为Cr2O～3I2～6S2O
n(Cr2O)＝n(Na2S2O3)＝×0.100 0 mol·L-1×24.00 mL×10-3 L·mL-1＝4.000×10-4 mol
则Cr元素的物质的量为8.000×10-4 mol
Cr元素的含量＝＝2 080 mg·L-1
6. (2) 1.25 mol·L-1　(3) CO2
解析：(2) 根据滴定反应：
Ni2+＋H2Y2-===NiY2-＋2H＋，可知关系式：
NiSO4　～　 EDTA
1 1
解得n(NiSO4)＝0.04 mol·L-1×31.25 mL×10-3 L×＝6.25×10-3 mol，则NiSO4溶液的物质的量浓度＝＝1.25 mol·L-1。(3) NiCO3·2Ni(OH)2·2H2O热分解完全，其化学方程式为NiCO3·2Ni(OH)2·2H2O3NiO＋CO2↑＋4H2O，若分解先得到水，则固体质量分数降低＝×100%≈21.1%，若分解先得到CO2，则固体质量分数降低＝×100%≈12.9%，因此300～500 K之间分解产生的气体为H2O，500～700 K之间分解产生的气体为CO2。
7. 4　1　解析：由图中信息可知，当失重比为19.4%时，FeSO4·7H2O转化为FeSO4·xH2O，则＝19.4%，解得x＝4；当失重比为38.8%时，FeSO4·7H2O转化为FeSO4·yH2O，则＝38.8%，解得y＝1。