化學(xué)實(shí)驗(yàn)操作技能大賽試題一、基礎(chǔ)操作題（共30分）（一）容量瓶的規(guī)范使用（15分）實(shí)驗(yàn)任務(wù)：用已知濃度為0.1025mol/L的NaCl標(biāo)準(zhǔn)溶液，通過容量瓶配制0.02050mol/L的NaCl稀釋溶液250mL。操作要求：儀器檢查（3分）：需檢查容量瓶瓶塞是否漏液（將容量瓶盛水至刻度線附近，蓋緊瓶塞后倒置180°，觀察是否漏水；正立后旋轉(zhuǎn)瓶塞180°再次倒置檢查），并確認(rèn)刻度線清晰無破損。移液操作（5分）：使用25mL移液管準(zhǔn)確移取NaCl標(biāo)準(zhǔn)溶液（移液管需先用蒸餾水潤(rùn)洗3次，再用標(biāo)準(zhǔn)溶液潤(rùn)洗3次，潤(rùn)洗時(shí)溶液需從尖嘴放出；移取時(shí)將移液管插入液面下1-2cm，用洗耳球吸取溶液至刻度線以上，食指按緊管口后垂直取出，調(diào)節(jié)液面至刻度線，尖嘴殘留液體不得吹入容量瓶）。定容操作（5分）：將移液管中的溶液沿玻璃棒引流至250mL容量瓶中，用蒸餾水洗滌移液管尖嘴2-3次，洗滌液一并轉(zhuǎn)入容量瓶；加蒸餾水至液面離刻度線1-2cm時(shí)，改用膠頭滴管滴加至凹液面最低處與刻度線相切（視線需與刻度線保持水平）；蓋緊瓶塞后上下顛倒搖勻10-15次，搖勻后若液面低于刻度線不得補(bǔ)加蒸餾水。數(shù)據(jù)記錄（2分）：需記錄標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度、移取體積、稀釋后溶液體積及配制日期，數(shù)據(jù)保留四位有效數(shù)字。（二）酸堿滴定終點(diǎn)判斷（15分）實(shí)驗(yàn)任務(wù)：用已知濃度為0.1008mol/L的NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定未知濃度的HCl溶液（約0.1mol/L），以酚酞為指示劑，平行測(cè)定3次，計(jì)算HCl溶液的濃度。操作要求：滴定管準(zhǔn)備（4分）：酸式滴定管需檢查活塞轉(zhuǎn)動(dòng)是否靈活、是否漏液（涂凡士林時(shí)需將凡士林均勻涂在活塞粗端和滴定管細(xì)端內(nèi)壁，避免堵塞管口）；堿式滴定管需檢查玻璃珠大小是否合適（擠壓乳膠管時(shí)玻璃珠應(yīng)能靈活移動(dòng)，且無液體從縫隙漏出）。滴定管先用蒸餾水潤(rùn)洗3次，再用待裝溶液潤(rùn)洗3次（每次潤(rùn)洗液體積為滴定管容積的1/5），潤(rùn)洗后裝入溶液至“0”刻度以上，排氣泡（酸式滴定管快速旋轉(zhuǎn)活塞，堿式滴定管將乳膠管向上彎曲，擠壓玻璃珠上方排除氣泡），調(diào)節(jié)液面至“0”刻度或以下，記錄初始讀數(shù)（精確至0.01mL）。指示劑使用（3分）：取25.00mLHCl溶液于錐形瓶中，加入2滴酚酞指示劑（指示劑用量不得超過3滴，否則影響終點(diǎn)判斷），溶液應(yīng)呈無色。滴定操作與終點(diǎn)判斷（6分）：滴定過程中左手控制滴定管活塞（酸式）或玻璃珠（堿式），右手持錐形瓶順時(shí)針旋轉(zhuǎn)搖動(dòng)，使溶液均勻混合；近終點(diǎn)時(shí)（溶液局部出現(xiàn)粉紅色且消失速度變慢）需逐滴或半滴加入NaOH溶液，半滴操作時(shí)需用錐形瓶?jī)?nèi)壁將滴定管尖嘴的半滴溶液刮下，并用洗瓶沖洗內(nèi)壁；終點(diǎn)判斷標(biāo)準(zhǔn)為“溶液呈粉紅色且30秒內(nèi)不褪色”（若30秒內(nèi)褪色需繼續(xù)滴加）。數(shù)據(jù)處理（2分）：記錄每次滴定消耗NaOH溶液的體積（終讀數(shù)-初讀數(shù)），計(jì)算3次平行實(shí)驗(yàn)的相對(duì)平均偏差（需≤0.2%），若某組數(shù)據(jù)偏差超過0.5%需重新測(cè)定。二、物質(zhì)制備與分離題（共40分）（一）乙酸乙酯的合成與提純（25分）實(shí)驗(yàn)任務(wù)：以冰醋酸和無水乙醇為原料，在濃硫酸催化下合成乙酸乙酯，通過蒸餾、分液、干燥等步驟提純產(chǎn)品，計(jì)算產(chǎn)率。反應(yīng)原理：CH?COOH+C?H?OH?CH?COOC?H?+H?O（濃硫酸催化，加熱回流）操作要求：回流裝置搭建（5分）：圓底燒瓶中依次加入12mL無水乙醇、12mL冰醋酸和3mL濃硫酸（濃硫酸需緩慢滴加并不斷搖動(dòng)，防止局部過熱），放入2-3粒沸石（防止暴沸）；安裝球形冷凝管，冷凝水從下口進(jìn)、上口出（水流速度以能充滿冷凝管夾層為宜），溫度計(jì)水銀球需位于反應(yīng)液液面以下。蒸餾提純（8分）：反應(yīng)結(jié)束后（加熱回流30分鐘），將反應(yīng)液轉(zhuǎn)入蒸餾裝置（需更換為直形冷凝管），用50mL錐形瓶作為接收器（接收器需置于冰水浴中冷卻，防止乙酸乙酯揮發(fā)）；控制蒸餾溫度在73-78℃（乙酸乙酯沸點(diǎn)77.1℃），收集餾分至溫度計(jì)讀數(shù)突然下降時(shí)停止蒸餾（餾分應(yīng)為無色透明液體）。分液與干燥（8分）：將餾出液轉(zhuǎn)入分液漏斗，依次用10mL飽和Na?CO?溶液洗滌（中和未反應(yīng)的乙酸，振蕩后需及時(shí)放氣，靜置分層后放出下層水相）、10mL飽和NaCl溶液洗滌（除去殘留的Na?CO?）、10mL飽和CaCl?溶液洗滌（除去未反應(yīng)的乙醇）；有機(jī)相從分液漏斗上口倒入干燥的錐形瓶中，加入2-3g無水MgSO?干燥劑（干燥劑需少量多次加入，直至顆粒分散且有機(jī)相澄清），靜置干燥15分鐘。產(chǎn)率計(jì)算（4分）：將干燥后的乙酸乙酯通過漏斗（鋪一層脫脂棉）濾入已稱重的蒸餾燒瓶中，進(jìn)行第二次蒸餾（收集76-78℃餾分），稱量產(chǎn)品質(zhì)量，計(jì)算理論產(chǎn)量（以冰醋酸為limitingreagent，M=60g/mol，乙酸乙酯M=88g/mol）和實(shí)際產(chǎn)率（產(chǎn)率=實(shí)際產(chǎn)量/理論產(chǎn)量×100%，保留一位小數(shù)）。（二）硫酸亞鐵銨晶體的制備（15分）實(shí)驗(yàn)任務(wù)：以廢鐵屑（主要成分為Fe，含少量Fe?O?）為原料制備硫酸亞鐵銨[(NH?)?Fe(SO?)?·6H?O]晶體，要求產(chǎn)品純度達(dá)98%以上。操作要求：鐵屑預(yù)處理（3分）：稱取5.0g鐵屑，用10%Na?CO?溶液加熱煮沸5分鐘（去除表面油污），傾去堿液后用蒸餾水洗滌至中性，瀝干水分后備用。FeSO?溶液制備（4分）：將預(yù)處理后的鐵屑加入25mL3mol/LH?SO?溶液中，水浴加熱（控制溫度70-80℃）至不再產(chǎn)生氣泡（反應(yīng)過程中需補(bǔ)充蒸餾水以維持溶液體積，防止FeSO?結(jié)晶析出）；趁熱過濾（用折疊濾紙和漏斗，漏斗頸需緊貼燒杯內(nèi)壁），除去未反應(yīng)的鐵屑和雜質(zhì)，濾液收集于燒杯中。硫酸亞鐵銨結(jié)晶（5分）：根據(jù)FeSO?溶液體積，按n(FeSO?):n[(NH?)?SO?]=1:1計(jì)算所需(NH?)?SO?固體質(zhì)量（(NH?)?SO?溶解度：20℃時(shí)75.4g/100mL水），將(NH?)?SO?固體加入FeSO?濾液中，加熱攪拌至完全溶解；冷卻至室溫后轉(zhuǎn)入冰水浴中結(jié)晶30分鐘（結(jié)晶過程中不得攪拌，防止晶體顆粒過?。?；用布氏漏斗減壓過濾（濾紙需先用蒸餾水潤(rùn)濕并抽緊，晶體轉(zhuǎn)移時(shí)用少量母液沖洗燒杯，洗滌晶體時(shí)用少量冰水，抽濾至無液體滴出）。產(chǎn)品檢驗(yàn)（3分）：取少量晶體溶于蒸餾水，滴加2滴KSCN溶液，溶液應(yīng)無明顯紅色（證明無Fe3?雜質(zhì)）；用電子天平稱量干燥后的產(chǎn)品質(zhì)量，計(jì)算產(chǎn)率（以Fe為基準(zhǔn)，M(Fe)=56g/mol，M[(NH?)?Fe(SO?)?·6H?O]=392g/mol）。三、儀器分析與數(shù)據(jù)處理題（共30分）（一）紫外分光光度法測(cè)定維生素C含量（15分）實(shí)驗(yàn)任務(wù)：用紫外分光光度法測(cè)定某品牌橙汁中維生素C（VC）的含量（VC在243nm處有最大吸收），繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線并計(jì)算樣品中VC的濃度。操作要求：標(biāo)準(zhǔn)溶液配制（4分）：準(zhǔn)確稱取0.1000gVC標(biāo)準(zhǔn)品（純度99.8%），用0.1mol/LHCl溶液溶解并定容至100mL，得到1.000mg/mL的VC儲(chǔ)備液；分別移取0.50、1.00、2.00、3.00、4.00、5.00mL儲(chǔ)備液于10mL容量瓶中，用0.1mol/LHCl溶液定容至刻度，得到濃度為50.0、100.0、200.0、300.0、400.0、500.0μg/mL的標(biāo)準(zhǔn)系列溶液。儀器操作（5分）：紫外分光光度計(jì)開機(jī)預(yù)熱30分鐘，設(shè)置波長(zhǎng)為243nm，以0.1mol/LHCl溶液為參比，依次測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)系列溶液的吸光度（測(cè)定前需用參比溶液校正儀器零點(diǎn)，每個(gè)濃度測(cè)定3次取平均值，測(cè)定順序從低濃度到高濃度，避免交叉污染）；測(cè)定樣品時(shí)，將橙汁樣品用0.45μm濾膜過濾，取濾液用0.1mol/LHCl溶液稀釋10倍后測(cè)定吸光度（若吸光度超出標(biāo)準(zhǔn)曲線范圍需重新稀釋）。數(shù)據(jù)處理（6分）：以VC標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度（μg/mL）為橫坐標(biāo)，吸光度（A）為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，計(jì)算回歸方程（y=ax+b）及相關(guān)系數(shù)R2（R2需≥0.999）；根據(jù)樣品吸光度代入回歸方程計(jì)算稀釋后濃度，再乘以稀釋倍數(shù)得到樣品中VC的原始濃度（單位：mg/100mL，保留兩位小數(shù)）。（二）氣相色譜法分析乙醇-乙酸乙酯混合液組成（15分）實(shí)驗(yàn)任務(wù)：用氣相色譜儀（GC-2014，F(xiàn)ID檢測(cè)器，DB-5毛細(xì)管柱）分析乙醇-乙酸乙酯混合液中各組分的體積分?jǐn)?shù)，采用面積歸一化法計(jì)算含量。操作要求：色譜條件設(shè)置（4分）：柱溫采用程序升溫（初始溫度60℃，保持2分鐘，以10℃/min升至120℃，保持5分鐘）；進(jìn)樣口溫度200℃，檢測(cè)器溫度250℃；載氣為N?（流速1.0mL/min），分流比50:1，進(jìn)樣量1μL。標(biāo)準(zhǔn)溶液測(cè)定（5分）：配制乙醇-乙酸乙酯標(biāo)準(zhǔn)混合液（體積比分別為1:3、1:1、3:1），依次進(jìn)樣測(cè)定（每個(gè)樣品進(jìn)樣2次，取平均值），記錄各組分的保留時(shí)間（tR）和峰面積（A）；通過標(biāo)準(zhǔn)溶液確定乙醇和乙酸乙酯的tR（乙醇tR約2.5min，乙酸乙酯tR約3.8min），并計(jì)算相對(duì)校正因子（f'=fi/fs，以乙醇為內(nèi)標(biāo)物，fs=1.00）。樣品分析與計(jì)算（6分）：取未知混合液直接進(jìn)樣測(cè)定，記錄各組分峰面積；根據(jù)面積歸一化法公式計(jì)算體積分?jǐn)?shù)：[\phi_i=\frac{A_i\timesf'_i}{\sum(A_j\timesf'_j)}\times100%]（式中(\phi_i)為組分i的體積分?jǐn)?shù)，(A_i)為組分i的峰面積，(f'_i)為組分i的相對(duì)校正因子）；結(jié)果需保留兩位有效數(shù)字，且各組分體積分?jǐn)?shù)之和應(yīng)為98%-102%。四、綜合探究題（共10分）實(shí)驗(yàn)任務(wù)：設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案驗(yàn)證“溫度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響”（以KMnO?與H?C?O?的反應(yīng)為研究對(duì)象：2KMnO?+5H?C?O?+3H?SO?=K?SO?+2MnSO?+10CO?↑+8H?O，該反應(yīng)中KMnO?的紫色褪去速率與反應(yīng)速率正相關(guān)）。方案要求：變量控制（3分）：需明確自變量（反應(yīng)溫度，至少設(shè)置3個(gè)水平，如20℃、40℃、60℃）、因變量（反應(yīng)時(shí)間，從溶液混合至紫色完全褪去的時(shí)間）及無關(guān)變量（KMnO?濃度、H?C?O?濃度、H?SO?濃度、溶液體積、攪拌速率等需保持一致）。實(shí)驗(yàn)步驟（4分）：配制0.010mol/LKMnO?溶液、0.10mol/LH?C?O?溶液和1mol/LH?SO?溶液；在三個(gè)錐形瓶中分別加入10mLH?C?O?溶液和5mLH?SO?溶液，置于不同溫度的恒溫水浴中（20℃、40℃、60℃）保溫10分鐘；在三個(gè)試管中分別加入5mLKMnO?溶液，同樣置于對(duì)應(yīng)溫度的水浴中保溫10分鐘；將試管中的KMnO?溶液快速倒入錐形瓶中，立即開始計(jì)時(shí)，同時(shí)用玻璃棒勻速攪拌，記錄溶液紫色完全褪去的時(shí)間（平行測(cè)定2次，取平均值）。數(shù)據(jù)記錄與結(jié)論（3分）：需設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)記錄表（