2019届高考化学一轮复习 第32讲 定量分析型综合实验题课件.ppt

第32讲定量分析型综合实验题 题型一数据的测量方法 过程综合实验题 题型概述阐明题型明确特点 通过测定物质的质量或气体 液体的体积 对反应过程中物质的含量 变化进行定量的研究 是一种重要的实验方法 通常数据的测定方法有以下几类 1 沉淀法先将某种成分转化为沉淀 然后称量纯净 干燥的沉淀的质量 再进行相关计算 2 测气体体积法对于产生气体的反应 可以通过测定气体体积的方法测定样品纯度 测定气体体积的具体措施多为排液量气 常见的量气装置有 注意 读数时必须冷却至室温 调节液面使内外大气压强相等 视线与液体凹液面相平 3 测气体质量法将生成的气体通入足量的吸收剂中 通过称量实验前后吸收剂的质量 求得所吸收气体的质量 然后进行相关计算 4 滴定法即利用滴定操作原理 通过酸碱中和滴定 沉淀滴定和氧化还原滴定等获得相应数据后再进行相关计算 常涉及指示剂的选择 滴定终点的确定等实验考查 5 热重法是在程序控制温度下 测量物质的质量与温度或时间关系的方法 通过分析热重曲线 我们可以知道样品及其可能产生的中间产物的组成 热稳定性 热分解情况及生成产物等与质量相联系的信息 热重法的特点是定量性强 能够准确测量物质的质量变化 根据这一特点 只要物质受热时发生质量变化 都可以用热重法来研究物质的组成与变化 题组演练精挑细选练透练全 考向一气体体积的测量1 导学号96656204某中学有甲 乙两个探究性学习小组 他们拟用小颗粒状铝硅合金与足量稀硫酸的反应测定通常状况 约20 1atm 下气体摩尔体积 1 甲组同学拟选用如图甲实验装置完成实验 该组同学必须选用的装置的连接顺序是A接 接 接 填接口字母 可不填满 实验开始时 先打开分液漏斗活塞 一会儿后稀硫酸不能顺利滴入锥形瓶 请你帮助分析原因 实验结束时 该组同学应怎样测量实验中生成氢气的体积 解析 1 装置的组装顺序 合金与酸反应 用排水量气法测定氢气的体积 其中盛水的试剂瓶导管一定要短进长出 利用增大压强原理将水排出 量筒中水的体积就是生成氢气的体积 量筒内导管应伸入量筒底部 故连接顺序为 A接E D接G 铝与稀硫酸反应产生的氢气使锥形瓶内气压增大 锥形瓶内的压强大于大气压 所以稀硫酸不能顺利滴入锥形瓶中 实验结束时 该组同学测量实验中生成氢气的体积方法为待实验装置冷却后 上下移动量筒 使其中液面与广口瓶中液面相平 再平视读取量筒中水的体积 即氢气在通常状况时的体积 答案 1 EDG 铝与稀硫酸反应放热且生成气体 使锥形瓶中气体压强变大 待实验装置冷却后 上下移动量筒 使其中液面与广口瓶中液面相平 再平视读取量筒中水的体积 即生成氢气在通常状况时的体积 2 乙组同学仔细分析甲组同学的实验装置后 认为 稀硫酸滴入锥形瓶中 即使不生成氢气 也会将瓶内空气排出 使所测氢气体积偏大 实验结束时 连接广口瓶和量筒的导管中有少量水存在 使所测氢气体积偏小 于是他们设计了如图乙所示的实验装置 装置中导管a的作用是 答案 2 保持分液漏斗内气体压强与锥形瓶内气体压强相等 打开分液漏斗活塞时稀硫酸能顺利滴下 滴入锥形瓶的稀硫酸体积等于进入分液漏斗的气体体积 从而消除由于加入稀硫酸引起的氢气体积误差 解析 2 装置中导管a的作用是 保持分液漏斗内气体压强与锥形瓶内气体压强相等 打开分液漏斗活塞时稀硫酸能顺利滴下 滴入锥形瓶的稀硫酸体积等于进入分液漏斗的气体体积 从而消除由于加入稀硫酸引起的氢气体积误差 实验中准确测得4个数据 实验前铝硅合金的质量为m1g 实验后残留固体的质量为m2g 实验前后碱式滴定管中液面读数分别为V1mL V2mL 则通常状况下气体摩尔体积Vm 2 某实验小组分别用图1 2装置测定某种钙片中碳酸钙的含量 夹持装置已略去 提供的试剂 研细的钙片粉末 钙片中的其他成分不与盐酸反应 2mol L 1盐酸 5 NaOH溶液 饱和Na2CO3溶液 饱和NaHCO3溶液和蒸馏水 实验过程 检查两套装置的气密性 在A C的右边加入0 25g钙片粉末 左边加入3mL2mol L 1盐酸 塞紧塞子 在B E中均加入饱和NaHCO3溶液 如图所示 记下量气管读数 将A C倾斜 使液体与固体混合 实验结束并冷却后读出量气管读数 测得B中收集到的气体为41 90mL E中收集到的气体体积为39 20mL 以上气体体积均已折算为标准状况下的体积 回答下列问题 1 中检查图1装置气密性的方法是 2 A中发生反应的离子方程式为 D中加入试剂为 D的作用是 3 实验前左右两管液面在同一水平面上 最后读数时右管的液面高于左管的液面 应进行的操作是 答案 1 往B中右侧量气管中加水 一段时间后量气装置左右液面差不变 说明装置气密性良好 3 向下移动右管 使左右两管液面相平 4 图2实验所得钙片中的碳酸钙的质量分数为 图1实验比图2实验所得钙片中的碳酸钙含量偏高 用离子方程式表示偏高的原因是 考向二质量的测量3 导学号96656205某含铜样品的主要成分为aCuCO3 bCu OH 2 a b均为最简正整数 为测定其化学组成和Cu元素的质量分数 甲 乙两个实验小组查阅资料 设计了不同的实验方案 假定杂质对实验无干扰 甲组同学利用以下方法测定 在一定质量的样品中加入过量的稀硫酸 过滤 测量产生气体的体积 在滤液中加过量的NaOH稀溶液 过滤 灼烧 中所得滤渣 直至残留固体恒重 1 为了除去滤渣中的可溶性杂质 需要对滤渣进行的操作是 滤渣应在 填仪器名称 中进行灼烧 解析 1 为了除去滤渣中的可溶性杂质 需要对滤渣进行的操作是洗涤 固体应在坩埚中进行灼烧 答案 1 洗涤坩埚 2 利用如图装置测量气体体积 读数时应注意 恢复至室温 平视且视线与凹液面最低点相切 若操作无误 但气体体积测量结果仍然明显偏低 合理的改进措施是 解析 2 由于气体体积受压强影响较大 因此读数时应注意 恢复至室温 调节量气管和水准管的液面相平 平视且视线与凹液面最低点相切 由于CO2能溶于水 所以需要尽可能减少溶解 改进措施是将量气装置中的水换为饱和碳酸氢钠溶液 答案 2 调节量气管和水准管的液面相平将量气装置中的水换为饱和碳酸氢钠溶液 答案合理即可 3 甲组同学在处理实验数据时 将常温常压下测得的气体体积VL换算成V 22 4mol进行计算 则计算所得a值将 填 偏大 偏小 或 无影响 解析 3 常温常压下气体的摩尔体积大于22 4L mol 因此测得的气体体积VL换算成V 22 4mol进行计算 则计算所得a值将偏大 答案 3 偏大 乙组同学利用如图装置进行测量 夹持及加热装置已略去 4 U形管B中的药品是 D的作用是 解析 4 样品分解产生CO2 水蒸气 所以U形管B中的药品是无水氯化钙 用来吸收水蒸气 C中碱石灰用来吸收CO2 由于空气中还含有水蒸气和CO2 所以D中碱石灰的作用是防止空气中的水蒸气和二氧化碳进入装置C 影响测定结果 答案 4 无水氯化钙 合理即可 防止空气中的水蒸气和二氧化碳进入装置C 影响测定结果 5 若样品的质量为20g 充分反应后测得B中固体质量增加了0 9g C中固体质量增加了4 4g 则样品中主要成分的化学式为 样品中铜元素的质量分数为 答案 5 2CuCO3 Cu OH 248 4 导学号16972234某粗氧化铜样品中含少量氧化亚铁及不溶于酸的杂质 某化学兴趣小组欲利用该样品制取胆矾晶体 测定胆矾晶体中结晶水的含量 并计算样品中氧化铜的含量 设计了如下方案进行实验 查阅资料知Fe3 Cu2 Fe2 在水溶液中形成氢氧化物沉淀的pH范围如下 请回答下列问题 1 在整个实验过程中 下列仪器中不可能用到的是 填字母 解析 1 实验中涉及的操作有称量 过滤和蒸发 没有分液 滴定操作 无须用到分液漏斗和滴定管 答案 1 bc 2 物质X应选用 填字母 A 氢氧化钠B 过氧化氢C 铁粉D 高锰酸钾 3 为保证沉淀 沉淀完全 操作 中溶液pH的调节范围为 4 操作 的步骤有 冷却结晶 自然干燥 解析 2 物质X的作用是将Fe2 氧化为Fe3 选择过氧化氢 因为过氧化氢为绿色氧化剂 其还原产物为水 不会引入杂质 3 根据提供的数据 控制3 7 pH 5 2 可使Fe3 完全沉淀 而Cu2 还未开始沉淀 4 操作 为由CuSO4溶液得到CuSO4晶体 包括的步骤有加热浓缩 冷却结晶 过滤 自然干燥 答案 2 B 3 3 7 pH 5 2 4 加热浓缩过滤 5 在测定所得胆矾 CuSO4 xH2O 中结晶水x值的实验过程中 称量操作至少应进行次 若测定结果x值偏大 可能的原因是 填字母 A 加热温度过高B 胆矾晶体的颗粒较大C 胆矾加热后放在空气中冷却D 加热胆矾晶体时有晶体溅出 解析 5 称量操作至少进行4次 分别是 称量坩埚 称量加入晶体后的坩埚 称量加热冷却后的坩埚 称量再加热 再冷却后的坩埚至两次称量的值相差不超过0 1g 若测定结果x值偏大 可能是加热温度过高使胆矾晶体中的CuSO4分解 或加热胆矾晶体时有晶体溅出 答案 5 4AD 解析 6 调节pH时加入了氢氧化铜 胆矾中的铜元素不是都来自样品 6 该小组一位同学根据实验结果求出样品中CuO的质量分数为 100 另一位同学认为有错误 他的理由是 答案 6 调节pH时加入了氢氧化铜 胆矾中的铜元素不是都来自样品 练后归纳 实验方案的设计与评价设计或评价一个实验方案主要从以下角度考虑 1 实验原理是否合理 如题组一第1题中甲组同学方案排水量气法忽略了滴入稀硫酸排出空气的影响 2 从原料的用量 成本考虑 一般选择原料用量少 成本低的方案 3 从环保角度考虑 4 从装置的简易或实验方案的优劣角度考虑 题型二数据的分析 处理综合实验题 题型概述阐明题型明确特点 定量实验 需要对实验测定的数据进行记录 处理 比较 计算 以便达到实验目的 实验数据统计与整理的一般方法 1 数据的表格化 1 根据实验原理确定应记录的项目 所测的物理量 2 应注意数据的有效数字及单位和必要的注释 3 设计的表格要便于数据的查找 比较 便于数据的计算和进一步处理 便于反映数据间的联系 2 数据的图像化图像化是用直线图或曲线图对化学实验结果加以处理的一种简明化形式 它适用于一个量的变化引起另一个量的变化的情况 图像化的最大特点是鲜明 直观 简单 明了 题组演练精挑细选练透练全 考向一实验数据的选择与取舍1 目前流行的关于生命起源假设的理论认为 生命起源于约40亿年前的古洋底的热液环境 这种环境系统中普遍存在铁硫簇结构 如Fe2S2 Fe4S4 Fe8S7等 这些铁硫簇结构参与了生命起源的相关反应 某化学兴趣小组在研究某铁硫簇结构的组成时 设计了下列实验 实验 确定硫的质量 按图连接装置 检查好装置的气密性后 在硬质玻璃管A中放入1 0g铁硫簇结构 含有部分不反应的杂质 在试管B中加入50mL0 100mol L 1的酸性KMnO4溶液 在试管C中加入品红溶液 通入空气并加热 发现固体逐渐转变为红棕色 待固体完全转化后 将B中溶液转移至250mL容量瓶 洗涤试管B后定容 取25 00mL该溶液用0 01mol L 1的草酸 H2C2O4 溶液滴定剩余的KMnO4 记录数据如下 实验 确定铁的质量 将实验 硬质玻璃管A中的残留固体加入稀盐酸中 充分搅拌后过滤 在滤液中加入足量的NaOH溶液 过滤后取滤渣 经充分灼烧得0 6g固体 试回答下列问题 1 判断滴定终点的方法是 解析 1 KMnO4溶液本身为紫色 而反应后的Mn2 为无色 所以当溶液由紫红色变为无色且半分钟内不变色时 标志达到了滴定终点 答案 1 当滴入最后一滴草酸溶液时 锥形瓶中溶液由浅红色变为无色 且半分钟内不变化 2 试管C中品红溶液的作用是 有同学提出 撤去C装置对实验没有影响 你的看法是 填 同意 或 不同意 理由是 解析 2 确认SO2是否除净 由于KMnO4溶液本身有颜色 所以颜色不再发生变化时 也可表明SO2被完全吸收 答案 2 验证SO2是否被酸性KMnO4溶液完全吸收同意当B中溶液颜色不变化 即可证明SO2已被酸性KMnO4溶液完全吸收 3 根据实验 和实验 中的数据可确定该铁硫簇结构的化学式为 答案 3 Fe3S4 问题探究 滴定过程中 细心的同学发现该KMnO4溶液颜色褪去的速率较平常滴定时要快得多 为研究速率加快的原因 该同学继续进行了下列实验 实验数据如表 4 分析上述数据 滴定过程中反应速率加快的一种可能原因是 答案 4 Mn2 对反应起到催化作用 或反应放热使温度升高 加快反应速率 2 导学号96656206黄铁矿石的主要成分为FeS2和少量FeS 假设其他杂质中不含Fe S元素 且高温下不发生化学变化 它是我国大多数硫酸厂制取硫酸的主要原料 某化学兴趣小组对该黄铁矿石进行如下实验探究 将m1g该黄铁矿石的样品放入如图装置 夹持和加热装置略 的石英管中 从a处不断地缓缓通入空气 高温灼烧黄铁矿样品至反应完全 实验一 测定硫元素的含量反应结束后 将乙瓶中的溶液进行如图所示处理 1 鼓入空气的作用是 2 反应结束后乙瓶中的溶液加入足量H2O2溶液的目的是 用化学方程式表示 H2O2可以看作是一种很弱的酸 写出其电离方程式 3 该黄铁矿石中硫元素的质量分数为 列出表达式即可 答案 1 提供反应物O2 排出装置中生成的SO2使之完全被乙瓶中溶液吸收 实验二 测定铁元素的含量 解析 4 若用铁粉作还原剂 则会引入铁元素 故测得的铁元素的含量偏大 答案 4 偏大 5 250mL容量瓶 4 中 若用铁粉作还原剂 则所测得的铁元素的含量 填 偏大 偏小 或 无影响 5 中 需要用到的仪器除烧杯 玻璃棒 胶头滴管外 还有 答案 6 0 5000mol L 1 6 某同学一共进行了四次滴定实验 实验结果记录如表 根据所给数据 计算该稀释液中Fe2 的物质的量浓度c Fe2 考向二实验数据的综合处理3 导学号96656207碳酸镁晶须是一种新型的吸波隐形材料中的增强材料 1 合成该物质的步骤如下 步骤1 配制0 5mol L 1MgSO4溶液和0 5mol L 1NH4HCO3溶液 步骤2 用量筒量取500mLNH4HCO3溶液于1000mL四口烧瓶中 开启搅拌器 温度控制在50 步骤3 将250mLMgSO4溶液逐滴加入NH4HCO3溶液中 1min内滴加完后 用氨水调节溶液pH到9 5 步骤4 放置1h后 过滤 洗涤 步骤5 在40 的真空干燥箱中干燥10h 得碳酸镁晶须产品 MgCO3 nH2O n 1 5 则步骤3中加氨水后的离子方程式为 2 测定合成的MgCO3 nH2O中的n值 称量1 000g碳酸镁晶须 放入上图所示的广口瓶中 加入适量水 滴入稀硫酸与晶须反应 生成的CO2被NaOH溶液吸收 在室温下反应4 5h 反应后期将温度升到30 最后的烧杯中的溶液用已知浓度的盐酸滴定 测得CO2的总量 重复上述操作2次 图中气球的作用是 上述反应后期要升温到30 主要目的是 设3次实验测得每1 000g碳酸镁晶须产生的CO2平均值为amol 则n值为 用含a的表达式表示 解析 2 开始产生的CO2速率大于NaOH溶液吸收CO2的速率 气球逐渐胀大 暂时储存CO2 避免产生的CO2使内部压强过大 造成气体泄漏 后期CO2被NaOH溶液吸收时 气球逐渐变小 使溶解在水中的CO2逸出 便于吸收完全 3 称取100g上述晶须产品进行热重分析 热重曲线如图 则该条件下合成的晶须中 n 填 1 2 3 4 或 5 答案 3 1 4 硫酸亚铁铵又称摩尔盐 是浅绿色晶体 它在空气中比一般亚铁盐稳定 是常用的Fe2 试剂 某实验小组利用工业废铁屑制取摩尔盐 并测定其组成 他们进行了以下实验 摩尔盐的制取 请回答下列问题 1 废铁屑中含氧化铁 无须在制备前除去 理由是 用离子方程式回答 实验前都需将废铁屑放入碳酸钠溶液中煮沸 倾倒出液体 用水洗净铁屑 从以下仪器中选择组装 完成该操作必需的仪器有 填编号 铁架台 玻璃棒 广口瓶 石棉网 烧杯 漏斗 酒精灯 2 步骤2中加热方式是 填 直接加热 水浴加热 或 沙浴 必须在铁屑少量剩余时 进行热过滤 其原因是 解析 2 步骤2实验需要温度为70 75 采用水浴加热便于控制温度 Fe2 容易被氧化 少量的Fe可以还原Fe3 变为Fe2 减少产物中的Fe3 杂质 如果不趁热过滤就会有硫酸亚铁晶体析出 所以要趁热过滤 答案 2 水浴加热防止Fe2 被氧化 同时热过滤可防止硫酸亚铁以晶体形式析出 摩尔盐组成的测定 将摩尔盐低温烘干后 称取7 84g加热至100 失去结晶水 质量变为5 68g 选择如图所示的部分装置连接起来 检查气密性后 将上述5 68g固体放入A装置的锥形瓶中 再向锥形瓶中加入足量NaOH浓溶液 充分吸收产生的气体并测出气体质量为0 68g 向A中加入适量3 的H2O2溶液 充分振荡后滤出沉淀 洗净 干燥 灼烧后 测得其质量为1 6g 根据上述实验回答下列问题 3 步骤 中 选择的装置是A接接 填代号 A装置中未使用分液漏斗的理由是 解析 3 摩尔盐与氢氧化钠溶液反应生成氨气 生成的氨气先用碱石灰干燥 以除去水 然后用稀硫酸在D装置内吸收氨气 以防止倒吸 氢氧化钠具有强腐蚀性 可与二氧化硅反应 生成具有黏性的硅酸钠 答案 3 CDNaOH溶液对分液漏斗活塞 旋塞的磨口腐蚀性强 或分液漏斗活塞 旋塞处会被NaOH溶液腐蚀导致黏结 答案 4 2 1 2 6 练后归纳 定量实验中数据的加工处理1 根据实验目的 确定有用 有效数据 舍弃无用 无效数据 2 确定数据是否有效 常从以下角度考虑 1 是否符合仪器精度要求 2 数据是否存在过大的偶然误差 3 数据的测定是否是在原理要求的条件下测得 尤其要注意气体的体积数据 3 表格数据要比较不同数据间的差别 分析出其所代表的化学意义 4 图像数据重点在于弄清坐标的含义 然后理清起点 终点 转折点的含义 再通过这些点的坐标数据进行合理地计算得出结论 真题体验感悟考法 明确考向 2016 天津卷 9 水中溶氧量 DO 是衡量水体自净能力的一个指标 通常用每升水中溶解氧分子的质量表示 单位mg L 1 我国 地表水环境质量标准 规定 生活饮用水源的DO不能低于5mg L 1 某化学小组同学设计了下列装置 夹持装置略 测定某河水的DO 回答下列问题 1 配制以上无氧溶液时 除去所用溶剂水中氧的简单操作为 2 在橡胶塞处加入水样及有关试剂应选择的仪器是 滴定管 注射器 量筒 3 搅拌的作用是 解析 1 配制无氧溶液时 除去所用溶剂水中氧的简单操作是将溶剂水煮沸后冷却 2 在橡胶塞处加入水样及有关试剂应选择的仪器是注射器 3 反应中打开搅拌器进行搅拌的作用是使溶液混合均匀 使反应快速完成 答案 1 将溶剂水煮沸后冷却 2 3 使溶液混合均匀 快速完成反应 4 配平反应 的方程式 其化学计量数依次为 5 步骤f为 5 e步骤为第一次得到实验结果 经f后进行g处理数据 则f应为e的重复实验 减小实验误差 故f步骤为重复步骤e的操作2 3次 答案 4 1 2 4 1 1 3 5 重复步骤e的操作2 3次 6 步骤e中达到滴定终点的标志为 若某次滴定消耗Na2S2O3溶液4 50mL 水样的DO mg L 1 保留一位小数 作为饮用水源 此次测得DO是否达标 填 是 或 否 答案 6 溶液蓝色褪去 半分钟内不变色 9 0是 7 步骤d中加入H2SO4溶液反应后 若溶液pH过低 滴定时会产生明显的误差 写出产生此误差的原因 用离子方程式表示 至少写出2个