五、集中狙击一拖多型选择题
1.阅读下列材料,完成(1)~(2)题:
工业碱的主要成分主要是NaOH和Na2CO3或Na2CO3和NaHCO3(无其他杂质)。实验室用盐酸做标准溶液,酚酞和甲基橙双指示剂来滴定测定工业碱的组成和含量。已知室温下NaHCO3溶液的pH为8.32,饱和H2CO3溶液的pH为3.89。实验步骤如下:
①量取6.0 mol·L-1盐酸5.0 mL加入245 mL蒸馏水中混合均匀备用。
②称取1.06 g无水Na2CO3置于小烧杯中,加入适量蒸馏水溶解并转移到100 mL容量瓶中,定容摇匀后转移到试剂瓶中备用。
③量取15.00 mL Na2CO3溶液,加1~2滴甲基橙,用标准盐酸滴定至溶液由黄色变橙色,3次平行实验所用盐酸平均体积为V mL,计算标准盐酸浓度。
④称取一定质量的工业碱置于烧杯中,加入适量蒸馏水溶解,配制成250 mL溶液。量取25.00 mL于锥形瓶中,加入指示剂1,用标准盐酸滴定至终点1,记录所用盐酸体积;再加入指示剂2,继续用标准盐酸滴定至终点2,记录所用盐酸体积。进行3次平行实验,终点1所用标准盐酸平均体积为V1 mL,终点2所用标准盐酸平均体积为V2 mL。
(1)下列说法错误的是( )
A.步骤①中用到两种量程的量筒
B.装待测液的滴定管应用待测液润洗2~3次
C.配制Na2CO3溶液定容时俯视,会导致标准盐酸浓度偏小
D.终点2的现象是滴入最后半滴标准盐酸,溶液红色恰好消失
解析:D 步骤①中用到10 mL、250 mL两种量程的量筒,A正确;用滴定管量取待测液时,为避免造成浓度偏差,应用待测液润洗2~3次,B正确;配制Na2CO3溶液定容时俯视,溶液体积偏小,则Na2CO3溶液浓度偏高,消耗盐酸体积偏大,会导致标准盐酸浓度偏小,C正确;酚酞的变色范围是pH为8.2~10.0;甲基橙的变色范围是pH≤3.1时变红,3.1~4.4时呈橙色,pH≥4.4时变黄,工业碱溶于水溶液呈碱性,加入指示剂1(酚酞),用标准盐酸滴定,终点1的现象为溶液变为无色,且30 s内不变色,加入指示剂2(甲基橙),用标准盐酸滴定,终点2的现象是滴入最后半滴标准盐酸,溶液由黄色变为橙色,且半分钟内不恢复为黄色,D错误。
(2)下列说法正确的是( )
A.标准盐酸的浓度为0.12 mol·L-1
B.步骤③中V可能等于12.50 mL
C.若V1>V2,试样的成分为NaOH和Na2CO3
D.若V1=12.00 mL,V2=20.00 mL,则Na2CO3的质量分数为34.57%
解析:C 根据步骤②,碳酸钠溶液浓度为=0.1 mol·L-1,步骤③中用标准盐酸滴定至溶液由黄色变橙色,说明发生反应:Na2CO3+2HCl2NaCl+H2O+CO2↑。如果不考虑体积变化,将6.0 mol·L-1盐酸5.0 mL加入245 mL蒸馏水中混合,体积是250 mL,标准盐酸的浓度为 mol·L-1=0.12 mol·L-1,因为分子间有空隙,混合体积不为250 mL,所以标准盐酸的浓度不为0.12 mol·L-1,A错误;根据分析知,n(HCl)=2n(Na2CO3)=2×0.1×15×10-3 mol=3×10-3 mol,因此如果标准盐酸的浓度为0.12 mol·L-1,则步骤③中V可能等于 L=25 mL,B错误;如果试样的成分为NaOH和Na2CO3,用标准盐酸滴定至终点1,NaOH与盐酸完全反应,Na2CO3与盐酸反应生成碳酸氢钠,继续用标准盐酸滴定至终点2,发生碳酸氢钠与盐酸的反应,根据Na2CO3+HClNaCl+NaHCO3,NaHCO3+HClNaCl+H2O+CO2↑,可知V1>V2,C正确;若V1=12.00 mL,V2=20.00 mL,则试样的成分是Na2CO3和NaHCO3,用标准盐酸滴定至终点1,发生反应:Na2CO3+HClNaCl+NaHCO3,n(Na2CO3)=n1(HCl)=c(HCl)×12×10-3 L,即生成的NaHCO3物质的量为c(HCl)×12×10-3 L,则m(Na2CO3)=c(HCl)×12×10-3 L×106 g·mol-1,继续用标准盐酸滴定至终点2,发生反应:NaHCO3+HClNaCl+H2O+CO2↑,n(NaHCO3)=n2(HCl)=c(HCl)×20×10-3 L,则原来的n(NaHCO3)=c(HCl)×8×10-3 L,原来的m(NaHCO3)=c(HCl)×8×10-3 L×84 g·mol-1,则Na2CO3的质量分数为×100%≈65.43%,D错误。
2.阅读下列材料,完成(1)~(2)题:
乙酰乙酸乙酯是一种重要的有机中间体,实验室制备乙酰乙酸乙酯的反应、装置示意图和有关数据如下:
2CH3COOC2H5CH3COCH2COOC2H5(乙酰乙酸乙酯)+C2H5OH
相对分子质量 沸点/℃
乙醇 46 78
乙酸乙酯 88 77
乙酰乙酸乙酯 130 180.4
实验步骤:
ⅰ.向三颈烧瓶中加入4.0 g钠、5.0 g细砂和18 mL二甲苯。加热使钠熔化,回流下搅拌5~6 min,使其分散成小钠珠。静置冷却后,用倾析法除去上层液体。
ⅱ.迅速向三颈烧瓶中加入10 mL环己烷、22.0 g乙酸乙酯和极少量的乙醇,搅拌并加热,发生反应。
ⅲ.向反应后的体系中加入3 mL乙醇,过滤。向滤液中加入50%乙酸至其呈弱酸性,再向其中加入饱和食盐水,分液。向有机层加入无水Na2SO4,过滤,蒸馏,收集到目标馏分10.4 g。
(1)根据上述实验,下列说法不正确的是( )
A.可以用四氯化碳代替二甲苯
B.球形管应连接气体收集装置
C.步骤ⅲ中,加入饱和食盐水目的是增大水层密度,便于分层
D.从结构角度分析知,CH3COH2COOC2H5中标*符号碳原子上的氢的活性强于H3COOC2H5中标*符号碳原子上的氢的活性
解析:A CCl4的密度比Na大,Na接触空气会被氧化,所以步骤ⅰ中不能将二甲苯换成CCl4,A错误;钠和乙醇反应产生氢气,球形管需要连接气体收集装置,B正确;步骤ⅲ中加入饱和食盐水降低产品在水中的溶解度,增大水层密度,便于分层,C正确;酮羰基和酯基中氧的电负性大于碳,导致其中碳原子的正电性增强,继而使亚甲基中的碳氢键极性增强,D正确。
(2)根据上述实验,下列说法正确的是( )
A.该实验,乙酰乙酸乙酯的产率为70.5%
B.钠的用量不影响乙酰乙酸乙酯的产率
C.步骤ⅲ中加入乙醇后无明显现象
D.若无球形管,乙酰乙酸乙酯的产率会降低
解析:D 22.0 g乙酸乙酯的物质的量为=0.25 mol,理论上生成乙酰乙酸乙酯0.125 mol,产率为×100%=64%,A错误;Na可以消耗乙醇,使反应2CH3COOC2H5CH3COCH2COOC2H5(乙酰乙酸乙酯)+C2H5OH正向移动,钠的用量影响乙酰乙酸乙酯的产率,B错误;实验步骤ⅲ中加入乙酸将乙酰乙酸乙酯钠和乙醇钠转化为乙酰乙酸乙酯和乙醇,而乙酰乙酸乙酯不溶于水,会观察到出现油状不溶性液体,C错误;球形管中无水氯化钙的作用为隔绝空气中的水蒸气,乙酰乙酸乙酯会和水反应,若无球形管,乙酰乙酸乙酯的产率会降低,D正确。
3.阅读下列资料,完成(1)~(3)题:
氧元素是地球上存在最广泛的元素,也是与生命活动息息相关的主要元素,其单质及化合物在多方面具有重要应用。氧元素存在多种核素,游离态的氧主要有O2、O3。工业上用分离液态空气、光催化分解水等方法制取O2。氢氧燃料电池是最早实用化的燃料电池,具有结构简单、能量转化率高等优点;25 ℃和101 kPa下,H2的燃烧热为285.8 kJ·mol-1。氧能与大部分元素形成氧化物,如H2O、CO2、SO2、SiO2、Al2O3、Cu2O、Fe3O4等;过氧化物如Na2O2、H2O2等可以作为优秀的氧化剂。
(1)下列说法正确的是( )
A.16O、17O、18O互为同素异形体
B.分子中键角大小:SO2>SO3
C.CO2分子中σ键和π键数目比为2∶1
D.如图所示Cu2O晶胞中有4个铜原子
解析:D A项,16O、17O、18O互为同位素,错误;B项,SO2中S的价层电子对数为2+=3,有一个孤电子对,SO3中S的价层电子对数为3+=3,无孤电子对,SO2中孤电子对将成键电子对压缩,所以SO2的键角小于SO3的键角,错误;C项,CO2的结构式为OCO,双键中有一个σ键、一个π键,所以CO2中σ键和π键数目比为1∶1,错误;D项,由均摊法可知,晶胞中白球数目为8×+1=2,灰球数目为4,灰球数目为白球数目的2倍,则灰球代表Cu,共有4个,正确。
(2)下列化学反应表示正确的是( )
A.H2燃烧的热化学方程式:2H2(g)+O2(g)2H2O(g) ΔH=-285.8 kJ·mol-1
B.Na2O2吸收SO2:2Na2O2+2SO22Na2SO4+O2
C.Fe和H2O(g)反应的化学方程式:2Fe+3H2O(g)Fe2O3+3H2
D.碱性氢氧燃料电池的正极反应:O2+4e-+2H2O4OH-
解析:D A项,燃烧热是指1 mol物质完全燃烧生成稳定物质时所放出的热量,H2前的系数应为1,H2O应为液态,错误;B项,O原子不守恒,应没有O2生成,错误;C项,应生成Fe3O4,错误;D项,碱性氢氧燃料电池中正极上O2得电子生成OH-,正确。
(3)下列物质性质与用途具有对应关系的是( )
A.纳米Fe3O4能与酸反应,可用作磁性材料
B.SO2能与某些有色物质化合,可用于漂白纸张、草帽等
C.Al2O3是两性氧化物,可用作耐火材料
D.SiO2是酸性氧化物,能用氢氟酸(HF)雕刻玻璃
解析:B A项,Fe3O4能被磁铁吸引,故可作磁性材料,错误;B项,SO2的漂白原理是SO2与某些有色物质化合生成无色物质,正确;C项,Al2O3的熔点高,故可作耐火材料,错误;D项,SiO2是酸性氧化物与用HF雕刻玻璃无关,错误。
4.阅读下列材料,完成(1)~(3)题:
富马酸亚铁[Fe(OOCCHCHCOO),M=170 g·mol-1]是一种治疗贫血的药物。其制备及纯度测定实验如下:
Ⅰ.制备
步骤1:将4.64 g富马酸(HOOCCHCHCOOH)固体置于100 mL烧杯中,加水20 mL,在加热搅拌下加入Na2CO3溶液10 mL,使其pH为6.5~6.7。
步骤2:将上述溶液转移至如图所示装置中(省略加热、搅拌和夹持装置),通N2并加热一段时间后,维持温度100 ℃,缓慢滴加40 mL 2 mol·L-1的FeSO4溶液,搅拌充分反应1.5 h;
步骤3:将反应混合液冷却后,通过一系列操作,得到粗产品3.06 g。
Ⅱ.纯度测定
取m g样品置于250 mL锥形瓶中,加入煮沸过的3 mol·L-1硫酸溶液15.00 mL,待样品完全溶解后,加入煮沸过的蒸馏水50.00 mL和2滴邻二氮菲指示剂(邻二氮菲遇Fe2+呈红色,遇Fe3+呈无色),立即用c mol·L-1 (NH4)2Ce(SO4)3标准溶液滴定至终点(反应的离子方程式为Fe2++Ce4+Fe3++Ce3+)。平行测定三次,消耗标准溶液的平均体积为V mL。
(1)对于上述实验,下列做法不正确的是( )
A.称量富马酸时,将富马酸固体直接放置在托盘天平的左盘称量
B.“步骤2”可采用油浴加热的方法维持温度100 ℃
C.“步骤3”一系列操作包含减压过滤、洗涤、干燥等过程
D.用酸式滴定管盛装(NH4)2Ce(SO4)3标准溶液
解析:A 用托盘天平称量固体时满足左物右码,所以称量富马酸时,将富马酸固体放置在称量纸上,再在托盘天平的左盘称量,A错误;“步骤2”可采用油浴加热的方法维持温度100 ℃,B正确;“步骤3”一系列操作是指减压过滤、洗涤、干燥等过程,C正确;(NH4)2Ce(SO4)3溶液显酸性,所以用酸式滴定管盛装(NH4)2Ce(SO4)3标准溶液,D正确。
(2)对于上述实验,下列说法正确的是( )
A.“步骤1”中发生反应的离子反应为2H++CCO2↑+H2O
B.为提高冷凝效果,仪器A可改用直形冷凝管
C.锥形瓶溶液由红色变为无色即达到滴定终点
D.富马酸亚铁产品的纯度为×100%
解析:D “步骤1”中富马酸(HOOCCHCHCOOH)与Na2CO3发生反应,化学方程式为
HOOCCHCHCOOH+Na2CO3CO2↑+H2O+NaOOCCHCHCOONa,富马酸不能拆成离子形式,离子方程式为HOOCCHCHCOOH+CCO2↑+H2O+[OOCCHCHCOO]2-,A错误;球形冷凝管一般用于反应物的冷凝回流实验中,冷凝时与蒸气的接触面积更大,改用直形冷凝管冷凝效果下降,B错误;由于邻二氮菲遇Fe2+呈红色,遇Fe3+呈无色,因此纯度分析实验中判断达到滴定终点的现象是:溶液由红色变为无色,且半分钟不变色,C错误;根据富马酸亚铁(C4H2O4Fe)有Fe2+,关系式为富马酸亚铁~Fe2+,溶液中的Fe2+被Ce4+氧化为Fe3+,Ce4+被还原为Ce3+,反应为Fe2++Ce4+Fe3++Ce3+,故有关系式:富马酸亚铁~Ce4+,富马酸亚铁的物质的量是n(富马酸)=n(Fe2+)=n(Ce4+)=10-3cV mol,故所得产品的纯度为×100%=×100%,D正确。
(3)对于上述实验,下列说法不正确的是( )
A.“步骤2”若不通入N2会导致产品纯度降低
B.可以用硝酸代替硫酸进行纯度测定
C.加入煮沸过的蒸馏水小于50.00 mL,对实验结果无影响
D.滴定前仰视读数,导致产品纯度测定结果偏低
解析:B 亚铁离子具有还原性,易被空气中的氧气氧化,所以步骤2制备富马酸亚铁时,富马酸钠需要在氮气氛围中与硫酸亚铁溶液反应生成富马酸亚铁,若不通入氮气,溶液中亚铁离子会被氧化为铁离子,导致产品纯度降低,A正确;亚铁离子具有还原性,易被具有强氧化性的硝酸氧化为铁离子,若用硝酸代替硫酸进行纯度测定会使得消耗硫酸铈铵溶液体积偏小,导致测定结果偏低,所以不能用硝酸代替硫酸进行纯度测定,B错误;加入煮沸过的蒸馏水小于50.00 mL,不会影响待测液中溶质的物质的量和消耗标准溶液的体积,对实验结果无影响,C正确;滴定前仰视读数,会使得消耗硫酸铈铵溶液体积偏小,导致测定结果偏低,D正确。
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