高三化学定量实验专题复习

.化学定量实验专题试题特点及应试策略 1、试题特点：中学化学重要的定量实验有物质的量浓度溶液的配制、中和滴定 （包括滴定曲线） 、中和热测定等。从中学化学实验和高考实验考查的要求来看，定量实验主要有以下几种类型：（ 1）确定物质组成与含量的定量实验。如确定物质化学组成（确定化学式）、测量物质中某组分的质量分数等实验。（ 2）测量某溶液的浓度（溶质质量分数、物质的量浓度等）的定量实验。如中和滴定实验。（ 3）测量某些化学计量的定量实验。如测定某分子（或原子）的相对分子（原子）质量、阿伏加德罗常数等实验。（ 4）研究反应热效应的定量实验。如课本中关于中和热测定实验。（ 5）研究物质（分子）结构的定量实验。如有机物分子结构确定实验。2、应试策略：定量实验是在定性实验基础上为研究某些量及相关量间关系而展开的，因此能力要求和试题难度等将有所提升。 如何有效地进行定量实验方案的设计呢？为明确定量实验设计的解题关键，先回顾一下中和滴定实验：定量实验待测量实验原理可测量利用酸碱中和时反应物间物质的量的关系，;.中和滴定实验酸或碱等溶液的物质的量浓度用已知物质的量浓度的酸（碱）来测定未知碱（酸）的物质的量浓度待测液的体积和反应中消耗的标准液的体积根据上述分析可知，待测量必须通过某种化学原理，寻求在限定实验条件下可测的关系量（即“可测量”），利用两者间量的关系计算而得。因此，确定可测量并准确予以测定便成为定量实验的关键。在定量实验中，哪些量常常作为主要的可测量呢？由于中学化学实验涉及的仪器中，可作定量实验测量的仪器主要有五类： （ 1）称质量的托盘天平； （ 2）量体积的量筒、量杯、滴定管； （ 3）测体系温度的温度计；（ 4）测反应时间的秒表（或其它计时器） ；（5）测溶液酸碱度的 ph 计（或 ph 试纸）。而在中学化学实验中，常用的测量仪器主要是前三类（注意：酸碱中和滴定曲线的测定需要用到ph 计）。因此，中学范围内定量实验的可测量主要是质量（固体或气体） 、体积（液体或气体）以及反应体系温度。如何准确地测定以上三类可测量？对于固体质量，中学通常用托盘天平进行称量；对于液体体积，根据实验精度的要求，采用量筒（精度较低，用于粗略测定体积）或滴定管（精度较高，可以精确至0.01ml ，用于准确测量溶液的体积）；对于体系温度，则利用温度计。由于上述三者的测定较为直接，这里不阐述。对于气体质量和气体体积，通常无法直接用天平和量筒来测定，而要通过间接的方法来实现。因此，把气体的质量和体积作为实验研究的可测量往往成为定量实验考查的热点内容。那么， 如何准确测定气体的质量或者体积呢？气体质量测定一般有两种方法：一是利用量差法。即通过测定反应体系反应前后质量差异，确定气体的质量（反应体系反应前的质量减反应后的质量即为气体质量）。另一种方法是利用所测气体的某些性质（如酸碱性或溶解性）、采用合适的吸收剂（如浓硫酸、碱石灰）和实验装置（如洗气瓶、干燥管）来吸收， 通过测量吸收装置吸收前后质量差得到气体的质量（吸收后吸收装置的质量减去吸收前吸收装置的质量即为气体质量） 。对于气体体积的测定，一般也有两种方法：（ 1）通过上述方法测其质量，再利用密度或气体摩尔体积进行换算；（ 2）对于无法采用上述方法测定其质量的气体（如氢气、氧气、一氧化碳等），通常只能采用排水量气法测量它们的体积，根据排出的水的体积来确定气体的体积。值得注意的是，有些定量实验在方案设计过程中，存在多个可作为“可测量”的量。在进行实验设计时，应该优选易于测量而且测量误差较小（准确度较高）的量作为“可测量”，从而确保实验具有较高的精确度。在定量实验过程中如何有效地减小实验误差呢？通常采用的方法主要有：（ 1）尽可能根据实验要求和实验条件精选精度比较高的计量仪器（如量体积时，尽可能用滴定管或移液管）；（考试时要依据数据信息选择恰当仪器，如量取液体20.0ml ，用量筒， 20.00ml 则要用滴定管）（ 2）准确规范地进行读数（如读量筒或移液管中液体体积，视线应该与管中的凹液面最低处平齐）；（ 3） 要重视测量实验中的“恒量 ”操作和重复测量，即在重复测量时，要确保两次量之间的差异符合实验要求（按分析化学要求，两次所测量之间的差异不超过0.5% ），而且计算时应该取两次（或多次）可测量值之间的平均值；（ 4）注意外界条件的影响（如温度对气体体积的影响、压强对气体体积的影响，测量读数时要恢复到指定的温度和压强，同时在数据处理时往往要换算为标准状况）。注意以上事项，一般就可以减小实验误差。明确可测量及其测定方法，同时掌握减小实验误差的方法，解答定量实验设计问题就会迎刃而解，并获得较高的精确度。典型例题 1. 铝镁合金已成为飞机制造、化工生产等行业的重要材料。某研究性学习小组为测定某含镁3 5的铝镁合金（不含其它元素）中镁的质量分数，设计下列两种不同实验方案进行探究。填写下列空白。【方案一】实验方案将铝镁合金与足量naoh 溶液反应，测定剩余固体质量。实验中发生反应的化学方程式是实验步骤（ 1）称取 5.4g 铝镁合金粉末样品，溶于vml 2.0mol/l naoh溶液中，充分反应。则naoh 溶液的体积v 。（ 2）过滤、洗涤、干燥、称量固体。该步骤中若未洗涤固体，测得镁的质量分数将(填“偏高 ”、“偏低 ”或“无影响 ”。)【方案二】实验方案将铝镁合金与足量稀硫酸溶液反应，测定生成气体在通常状况（20， 1.01105pa）的体积。问题讨论 （1）同学们拟选用下列实验装置完成实验：稀硫酸abcdefg浓合金硫酸水你认为最简易的装置其连接顺序是：a 接（）（）接（）（）接（）（填接口字母，可不填满。 ）实验开始时， 先打开分液漏斗上口的玻璃塞，再轻轻打开其活塞， 一会儿后稀硫酸也不能顺利滴入锥形瓶。请你帮助分析原因。实验结束时，在读取测量实验中生成氢气的体积时，你认为合理的是。a. 待实验装置冷却后再读数b. 上下移动量筒f，使其中液面与广口瓶中液面相平c上下移动量筒g ，使其中液面与广口瓶中液面相平d视线与凹液面的最低点水平，读取量筒中水的体积（ 2）仔细分析实验装置后，同学们经讨论认为以下两点会引起较大误差：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。于是他们设计了右图所示的实验装置。装置中导管 a 的作用是实验前后碱式滴定管中液面读数分别为 ml 。v 1ml 、v 2 ml 。则产生氢气的体积为2. ag 为中学常见的化合物，它们之间有如图所示的转化关系（反应条件及部分产物已略去）。a 是绿色固体，含h、 c、 o、 cu 四种元素。常温下fd 为无色无味气体，b 为黑色粉末，e 能发生银镜反应。beah 2odgo2请回答：（ 1） d 跟 g 反应的化学方程式为 ；（ 2） f 中一定含有的官能团的名称为 ；（ 3）某课外小组同学设计了下列实验装置，通过测定某些装置中试剂的质量变化，探究a 中各元素的质量关系。 为使数据准确，还需补充装置，请你在方框内绘出装置图并写出试剂名称 ； 向装置中鼓入空气的目的是 ； 丙装置中药品的名称为 ，实验时，该药品未见明显变化，证明 ； 如何判断a 已完全分解？ 。 更精确的测定得出如下数据：a 受热后完全分解，固体由8.0 g 变为 6.0 g，装置乙增重0.90 g。写出 a 的化学式（表示为碱式盐）： 。3. 某活动小组用下图所示装置及所给药品（图中夹持仪器已略去）探究工业制硫酸接触室中的反应，并测定此条件下二氧化硫的转化率。已知c 中的浓硫酸含溶质mmol，假设气体进入c 和 d 时分别被完全吸收。so2 o2浓硫酸v 2o5碱石灰浓硫酸abcd请回答下列问题：（ 1）已知 0.5molso 2 被 o2 氧化成气态so3，放出 49.15kj 热量， 反应的热化学方程式为。（ 2）检查完装置的气密性且加入药品后，开始进行实验，此时首先应时行的操作是。（ 3）实验时a 中的氧气导管冒出的气泡与二氧化硫导管冒出的气泡速率相近，其目的是；装置 c 中浓硫酸的作用为；装置d 中盛放的溶液是足量的（选填字母） 。a.bacl 2 溶液b.naoh 溶液c.nahso 3 饱和溶液（ 4 ） 停 止 通 入so2 ， 熄 灭 酒 精 灯 后， 为 使 残 留 在 装 置中 的so2 、 so3 被 充 分 吸 收 ， 操 作 方法是。（ 5）实验结束后，稀释装置c 中的溶液，并向其中加入足量的bacl 2 溶液，得到的沉淀质量为wg。若装置 d 增加的质量为ag，则此条件下二氧化硫的转化率是（ 用含字母的代数式表示，结果可不化简） 。4. 利用右图装置测定中和热的实验步骤如下：量取 50ml 0.25 mol/l 硫酸倒入小烧杯中，测量温度；量取 50ml 0.55mol/l naoh溶液，测量温度；将 naoh 溶液倒入小烧杯中,混合均匀后测量混合液温度。请回答：（ 1） naoh 溶液稍过量的原因。（ 2）加入 naoh 溶液的正确操作是（填字母）。a 沿玻璃棒缓慢加入b一次迅速加入c分三次加入（ 3）使硫酸与 naoh 溶液混合均匀的正确操作是。（ 4）设溶液的密度均为1gcm-3,中和后溶液的比热容c=4.18 j(g )-1 ，请根据实验数据写出该反应的热化学方程式。温度起始温度t1/终止温度温度差平均值实验次数h2 so4naoh平均值t2/（ t2-t1） /125.025.225.128.53.4224.925.125.028.33.3325.625.425.529.03.5（ 5）若将含 0.5 mol h 2so4的浓硫酸与含1 mol naoh 的溶液混合，放出的热量（填 “小于 ”、“等于 ” 或 “大于 ”）57.3 kj ，原因是。5. 已知某纯碱试样中含有nacl 杂质，为测定试样中纯碱的质量分数，可用右图中的装置进行实验。主要实验步骤如下： 按图组装仪器，并检验装置的气密性 将 a g 试样放入锥形瓶中，加适量蒸馏水溶解，得到试样溶液 称量盛有碱石灰的u 型管的质量，得到b g 从分液漏斗滴入6moll 1 的硫酸，直到不再产生气体时为止 从导管 a 处缓缓鼓入一定量的空气 再次称量盛有碱石灰的u 型管的质量，得到c g 重复步骤和的操作，直到u 型管的质量基本不变，为d g请填空和回答问题： 在用托盘天平称量样品时，如果天平的指针向左偏转，说明 。 装置中干燥管b 的作用是 。 如果将分液漏斗中的硫酸换成浓度相同的盐酸，测试的结果 （填偏高、偏低或不变）。 步骤的目的是 。 步骤的目的是 。 试样中纯碱的质量分数的计算式为 。 还可以用其它实验方法测定试样中纯碱的质量分数。请简述一种不同的实验方法。6. 实验室用氨气还原氧化铜的方法测定铜的近似相对原子质量，反应的化学方程式为：2nh 3 3cuon 2 3cu 3h 2o试回答：(1) 如果选用测定反应物cuo 和生成物h 2o 的质量 ( mcuo 、 mh1o ) 时，请用下列仪器设计一个简单的 实 验 方案。 仪器连接的顺序(用字母编号表示，仪器可重复使用)d 中浓硫酸的作用是、实验完毕时观察到a 中的现象是 列出计算铜相对原子质量的表达式 下列情况将使测定结果偏大的是(以下选择填空不限一个正确答案，均用字母编号填写) a、 cuo 未全部还原为铜b 、cuo 受潮c、 cuo 中混有 cu(2) 如果仍采用上述仪器装置，其它方案可选用测定的物理量有a、mcu 和mcuob、mn 1 和 mh1oc、 mcu 和 mh1od、 mnh 3 和mh 1o7. 某同学设计右下图装置进行探究。（夹持装置已略去）w.w.w.k.s.5.u.c.o.m（ 1）进行“铜和稀硝酸反应制取no ”的实验。制取 no 的化学方程式：收集气体前必须先，然后才开始收集气体。（ 2）利用该装置制取并收集少量其他气体，请完成下表： 制取气体药品o2、某溶液、 al（ 3）利用该装置进行实验，并根据产生氢气的量来确定某酸的结构：反应前，先对量气管进行第一次读数。读数时，应注意的操作是，并使视线与凹液面最低处相平；反应后，待时，再对量气管进行第二次读数。实验数据记录如下： （表中读数已折合成标准状况下的数值）编号酸的质量金属锌的质量量气管第一次读数量气管第二次读数11.45g10.0g(足量 )40ml264ml21.45g10.0g(足量 )30ml228ml31.44g10.0g(足量 )20ml243ml已知该酸的相对分子质量为145。根据上述数据可确定该酸是元酸；如果第二次对量气管读数时仰视，则测得的气体体积会（填 “偏高 ”、“偏低 ”或“不能确定 ”）。8. 某学生为了测定部分变质的na2 so3 样品的纯度，设计了如下实验：回答下列问题：（ 1）写出 a 装置中玻璃仪器的名称：酒精灯、 、 。（ 2）实验开始后，写出b 中反应的离子方程式 。（ 3） c 中的现象是 ， e 装置的作用是 。（ 4）按右图所示称取一定量的na 2so 3 样品放入a 装置的烧瓶中， 滴入足量的h 2so4 完全反应。 然后将 b 中完全反应后的溶液与足量 的 bacl 2 溶液反应，过滤、洗涤、干燥，得白色沉淀23.3g，则原样品中 na 2so3 的纯度为 （精确到0.1% ） 。（ 5）在过滤沉淀时若过滤液出现浑浊，则必须要重复操作，若该学生没有重复过滤， 则测定的结果将影响 ”） （填 “偏高 ”、“偏低 ”或“无（ 6）要使测定结果准确，第一，装置气密性必须良好；第二，应先点燃 处酒精灯（填装置字母）；第三， 。9. 以下是某同学测定硫酸钠晶体中结晶水含量的实验方案。实验用品：硫酸钠晶体试样、研钵、干燥器、坩埚、三脚架、泥三角、玻璃棒、药匙、托盘天平实验步骤：准确称量一个干净、干燥的坩埚；在坩埚中加入一定量的硫酸钠晶体试样，称重，将称量过的试样放入研钵中研细，再放回到坩埚中；将盛有试样的坩埚加热，待晶体变成白色粉末时，停止加热；将步骤中的坩埚放入干燥器，冷却至室温后，称重；将步骤中的坩埚再加热一定时间，放入干燥器中冷却至室温后称量。重复本操作，直至两次称量结果不变；根据实验数据计算硫酸钠晶体试样中结晶水的质量分数。分析该方案并回答下面问题：(1) 完成本实验还需要的实验用品是 。(2) 指出实验步骤中存在的错误并改正： 。(3) 硫酸钠不能放置在空气中冷却的原因是 。(4) 步骤的目的是 。(5) 下面的情况有可能造成测试结果偏高的是 (填序号 )a 、试样中含有加热不挥发的杂质 b、试样中含有加热易挥发的杂质c 、测试前试样已有部分脱水d、实验前坩埚未完全干燥e 、晶体加热脱水不完全f、加热时晶体溅出10. 实验小组测定某肥料中的总氮含量 (以氮的质量分数表示 ) ，实验装置如右图（图中加热及夹持仪器略去）。称取 1.200 g 样品，通过化学方法将肥料中的氮转化成铵盐（除样品外，所加试剂均不含氮元素） ，然后在碱性溶液中蒸馏氨，用 25.00 ml 浓度为 0.5000 mol/l -1 硫酸溶液充分吸收， 再用浓度为 0.1000 mol/l -1 氢氧化钠溶液滴定未反应的硫酸。重复上述实验三次。实验数据如下：氢氧化钠溶液的体积实验次数滴定前刻度(ml)滴定后刻度 (ml)10.005.2226.0011.18312.0017.20（ 1）写出圆底烧瓶内发生反应的离子方程式。（ 2）分液漏斗和圆底烧瓶之间的导管a 的作用是；b 的作用是；冷凝管中从（填“ n或”“ m”）口进水。（ 3）在滴定过程中，以下操作会使所测总氮含量偏小的是（填序号）。a. 锥形瓶水洗后未烘干b. 滴定过程中滴定管有漏水现象c. 滴定过程中有少量溶液从锥形瓶中溅出d. 滴定前滴定管内有气泡，滴定后没有了（ 4）若实验操作均正确，但测定结果偏低，可能造成该结果的主要原因是。（ 5）利用题目中所给数据计算肥料中总氮含量为% （计算结果保留到小数点后1 位）。11. 某草酸亚铁样品（fec 2o4 xh 2o ）中含有少量硫酸亚铁。现用滴定法测定该样品中fec 2o4 的含量。滴定反应是：5 fe2+ +5c 2o42+3mno 4 +24h +=5 fe 3+ +10co 2 +3mn 2+12h 2 o 。实验方案设计为：将准确称量的a g 草酸亚铁样品置于250 ml 锥形瓶内， 加入适量2 mol/l 的 h 2so4 溶液， 使样品溶解， 加热至 70 左右，立即用浓度为0.02000 mol/l 的高锰酸钾标准溶液滴定至终点，记下滴定管内液面读数为 b ml向上述滴定混合液中加入适量的zn 粉和过量的2 mol/l 的 h 2so4 溶液，煮沸5 8min，经检验溶液合格后，继续用0.02000 mol/l 的高锰酸钾标准溶液滴定至终点，记下滴定管内液面读数为c ml。数据处理。请回答下列问题：（ 1）上述实验方案中的步骤是。（ 2）洁净的滴定管在滴定前必须进行的操作是：、检验活塞是否漏水。、。、加入高锰酸钾标准溶液，赶走尖嘴部位的气泡，调节起始读数。（ 3）步骤中检验溶液是否合格的操作是：取1 滴煮沸后的溶液滴入装有溶液的试管中，如，则说明溶液合格。（ 4）某小组的一次测定数据记录如右表：根据数据计算0.1970g 样品中：n（ fe2+ ）=；2a/g起始读数 /mlb/mlc/ml 0.19700.0031.3042.40n（ c 2o4） =；fec 2o4 的质量分数为（精确到0.01% ）12. （ 16 分）某化学研究性小组同学提出回收含铜电缆废料中提取铜的两种方案，并向老师咨询，老师就以下几个方面与同学们展开讨论：方案甲：含铜废料在空气中灼烧足量稀硫酸、加热黑色固体及残留物蓝色溶液及不溶物方案乙：过滤滤液加铁屑过滤浅绿色溶液及红色沉淀物红色粉末含铜废料粉碎加入足量稀硫酸碎铜、碎电缆皮、其他杂质通入空气并加热蓝色溶液及不溶物过滤加铁屑过滤滤液浅绿色溶液及红色沉淀物红色粉末（ 1）两个方案哪个符合当前生产的绿色理念，为什么？.（ 2）写出方案甲中的步骤与铜有关的离子反应的离子方程式。_ _ 。（ 3 ）老师建议，无论是甲还是乙的方案，在“加铁屑”这一步时，应该加入略过量的铁屑，目的是：。（ 4）老师请同学们用化学方法检验红色粉末中是否含有过量的铁屑。请你填写下列表格写出实验操作、预期实验现象、结论及操作（中相关的离子方程式）。序号实验操作实验现象结论及离子方程式取适量的样品于试管内用滴管滴入足量硫酸溶液，并充分振荡试管溶液先黄色，滴入kscn溶液后显红色（ 5）为了提高原料的, 老师建议把最后一步所得浅绿色滤液通过蒸发、冷却结晶、过滤、洗涤、自然干燥得到一种带结晶水的硫酸亚铁晶体。研究小组按老师的建议完成上面操作步骤，获得晶体后对其进行检测先取 a g 的晶体进行脱水实验，获得无水固体为（a 1.26 ）g将无水固体溶于足量的水配成溶液后滴加1.00mol/l的氯化钡溶液，当滴加10.00ml 溶液时，沉淀恰好完全。研究小组通过计算测知该晶体的化学式是。 （珠海市2012 届高三摸底考试）化学定量实验参考答案：1.(18 分)【方案一】 2al+2naoh+2h 2o=2naalo 2+3h 2 （ 2 分）（1）97ml （ 2 分），（ 2）偏高（ 1 分）【方案一】（ 1）edg（2 分） 锌与稀硫酸反应放热且生成气体，使锥形瓶中气体压强变大（ 2 分） acd （3 分）（ 2）使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。（4 分） v 1-v 2 （ 2 分）2.（16 分）（1）2na2o2+2co 2=2na 2co 3+o 2（ 2 分）；（2）羟基（ 2 分）（ 3）或（ 2 分） 将 a 分解产生的水蒸气送入盛有浓硫酸的洗气瓶中（2 分）；无水硫酸铜（ 2 分）； a 分解产生的水蒸气全部被浓硫酸吸收（2 分） 连续两次加热、鼓气、冷却，称量甲装置的质量， 质量差不超过0.1 g（ 2 分） cuco 32cu(oh) 2 或 cu 3(oh) 4co 3（ 2 分）23、（ 1） so2(g)+ 1 o2（g）so 3(g)； h=-98.3kj/mol ；（ 2）给催化剂加热；（ 3）提高二氧化硫的转化率；吸收so 3； b；（4）继续通入氧气一段时间（ 5）(w 233w 233mm)a 64100%。4、（ 10 分）（1）确保硫酸被完全中和（1 分） （ 2） b （1 分） （ 3）用环形玻璃棒轻轻搅动（2 分）（ 4）h 2so4（aq） 2naoh （aq） na2so4（ aq） +2h 2o （l）； -1（ 2 分）（ 5）大于（ 2 分）浓硫酸溶于水放出热量（2 分）h=-113.6kjmol5、（ 1）样品重，砝码轻（2）防止空气中的co 2 和水气进入u 型管中（3）偏高（ 4）把反应中的co 2 全部导入u 型管中。（ 5）判断反应中的co 2 是否全部排出，并被u 型管中的碱石灰吸收（ 6）106（ d - b) 44a100%(7) 取一定量的纯碱试样，溶入适量的蒸馏水中，加入足量的bacl 2 溶液，过滤、洗涤、干燥、称量滤渣（baco 3） （或其它合理答案）6(1) b c a c d；吸收未反应的氨；防止空气中水分进入；固体由黑色变为红色18m(cuo) m(h 2o) 16 a、c(2) a、c7、解析（ 1）收集气体前必须先打开开关 b，赶尽装置中的空气。 （ 2）依据反应发生装置固体液体 气体及制取o2 的原理可知，制取 o2 时所用 h 2o2、mno 2或 h 2o、na 2o2，用 al 与酸液或碱液可制取 h 2。（3）读数时要注意保持装置 a 和装置 b 液面相平，装置温度冷却到室温。由于酸的物质的量为 0.01mol，产生的气体大致为 224ml ，物质的量为0.01mol，故该酸应为二元酸。若第二次对量气管读数时仰视，则读数偏大，测得的气体体积会偏低。答案（ 1） 3cu + 8hno 3 = 3cu(no 3)2 + 2no + 4h2o 。打开开关b，赶尽装置中的空气。 （2） 制取气体药品o 2h 2o2、mno 2 或 h 2 o、na2o2h 2某溶液、 al（ 3）保持装置a 和装置 b 液面相平，装置温度冷却到室温。二；偏低。8