2025届高考化学一轮总复习学生用书第11章化学综合实验第57讲定量测定型综合实验考点二物质组成的测定

考点二物质组成的测定1．确定物质组成的注意事项(1)测定实验中要有消除干扰气体的意识。如用惰性气体将干扰气体排出，或用溶液吸收干扰气体等。(2)测定实验中要有被测量气体全部被测量的意识。如可采取反应结束后继续向装置中通入惰性气体以使被测量气体全部被吸收剂吸收的方法。(3)测定实验中要有数据的采集处理意识。①称量固体质量时，用托盘天平可估读到0.1g，精确度要求高的实验中可以用分析天平或电子天平。②测量液体体积时，一般实验中选用适当规格的量筒，可估读到0.1mL，准确度要求高的定量实验如酸碱中和滴定中选用滴定管，可估读到0.01mL。③气体除了量取外，还可以称量。称量气体的质量时一般有两种方法：一种方法是称反应装置在放出气体前后的质量减小值；另一种方法是称吸收装置在吸收气体前后的质量增大值。④用pH试纸(测得整数值)或pH计(精确到0.01)直接测出溶液的pH，经过计算可以得到溶液中H＋或OH－的物质的量浓度。2．物质组成计算的常用方法类型解题方法物质含量计算根据关系式法、得失电子守恒法、滴定法等，求出混合物中某一成分的量，再除以样品的总量，即可得出其含量确定物质化学式的计算①根据题给信息，计算出有关物质的物质的量。②根据电荷守恒，确定出未知离子的物质的量。③根据质量守恒，确定出结晶水的物质的量。④各粒子的物质的量之比即为物质化学式的下角标之比多步滴定计算复杂的滴定可分为两类①连续滴定法：第一步滴定反应生成的产物，还可以继续参加第二步的滴定。根据第二步滴定的消耗量，可计算出第一步滴定的反应物的量。②返滴定法：第一步用的滴定剂是过量的，第二步再用另一物质返滴定过量的滴定剂。根据第一步加入的滴定剂减去第二步过量的滴定剂，即可得出第一步所求物质的量1．(2021·高考全国甲卷)胆矾(CuSO4·5H2O)易溶于水，难溶于乙醇。某小组用工业废铜焙烧得到的CuO(杂质为氧化铁及泥沙)为原料与稀硫酸反应制备胆矾，并测定其结晶水的含量。回答下列问题。(1)制备胆矾时，用到的实验仪器除量筒、酒精灯、玻璃棒、漏斗外，还必须使用的仪器有________(填标号)。A．烧杯 B．容量瓶C．蒸发皿 D．移液管(2)将CuO加入适量的稀硫酸中，加热，其主要反应的化学方程式为___________________________________________________________________，与直接用废铜和浓硫酸反应相比，该方法的优点是________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)待CuO完全反应后停止加热，边搅拌边加入适量H2O2，冷却后用NH3·H2O调pH为3.5～4，再煮沸10min，冷却后过滤。滤液经如下实验操作：加热蒸发、冷却结晶、__________、乙醇洗涤、________，得到胆矾。其中，控制溶液pH为3.5～4的目的是__________________________，煮沸10min的作用是__________________________________。(4)结晶水测定：称量干燥坩埚的质量为m1，加入胆矾后总质量为m2，将坩埚加热至胆矾全部变为白色，置于干燥器中冷却至室温后称量，重复上述操作，最终总质量恒定为m3。根据实验数据，胆矾分子中结晶水的个数为______________________(写表达式)。(5)下列操作中，会导致结晶水数目测定值偏高的是________(填标号)。①胆矾未充分干燥②坩埚未置于干燥器中冷却③加热时有少量胆矾迸溅出来解析：(4)由题意知，结晶水的质量为m2－m3，硫酸铜的质量为m3－m1，设胆矾的化学式为CuSO4·xH2O，根据系数之比等于物质的量之比，x＝eq\f(\f(m2－m3,18g·mol－1),\f(m3－m1,160g·mol－1))＝eq\f(80×(m2－m3),9×(m3－m1))。(5)胆矾未充分干燥，会使测定的结晶水的质量偏高，导致结晶水数目测定值偏高，①符合题意；坩埚未置于干燥器中冷却，会使测定的结晶水的质量偏低，导致结晶水数目测定值偏低，②不符合题意；加热时有少量胆矾迸溅出来，会使测定的结晶水的质量偏高，导致结晶水数目测定值偏高，③符合题意。答案：(1)AC(2)CuO＋H2SO4eq\o(=,\s\up7(△))CuSO4＋H2O不产生SO2(或硫酸利用率高)(3)过滤干燥除尽铁和抑制CuSO4水解破坏Fe(OH)3胶体易于过滤(4)eq\f(80×(m2－m3),9×(m3－m1))(5)①③2．某浅绿色晶体X[x(NH4)2SO4·yFeSO4·zH2O]在分析化学中常用作还原剂。为确定其组成，某小组同学进行如下实验：Ⅰ.NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))含量的测定采用蒸馏法，蒸馏装置如下图所示。相关的实验步骤如下：①准确称取58.80g晶体X，加水溶解后，将溶液注入三颈烧瓶中；②准确量取50.00mL3.030mol·L－1H2SO4溶液于锥形瓶中；③向三颈烧瓶中加入足量NaOH溶液，通入氮气，加热，蒸氨结束后取下锥形瓶；④用0.120mol·L－1的NaOH标准溶液滴定锥形瓶中过量的硫酸，滴定终点时消耗25.00mLNaOH标准溶液。(1)仪器M的名称为________。(2)步骤③中发生的氧化还原反应的化学方程式为________________________，蒸氨结束后，为了减小实验误差，还需要对直形冷凝管进行“处理”，“处理”的操作方法是________________________________________________。(3)步骤④中，若振荡时锥形瓶中有液体溅出，则所测得的n(NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4)))的值将__________(填“偏大”“偏小”或“不变”)。Ⅱ.SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))含量的测定采用重量分析法，相关的实验步骤如下：①另准确称取58.80g晶体X于烧杯中，加水溶解，边搅拌边加入过量的BaCl2溶液；②将得到的溶液用无灰滤纸(灰分质量很小，可忽略)过滤，洗涤沉淀3～4次；③用滤纸包裹好沉淀取出，灼烧滤纸包至滤纸完全灰化；④继续灼烧沉淀至恒重，称量，得沉淀质量为69.90g。(4)步骤①中，判断BaCl2溶液已过量的实验操作和现象是_______________。(5)步骤②中，采用冷水洗涤沉淀，主要目的是__________________________。(6)结合实验Ⅰ、Ⅱ通过计算得出晶体X的化学式为________________________。解析：(3)步骤④中，若振荡时锥形瓶中有液体溅出，消耗NaOH的量减少，则锥形瓶内溶液中剩余硫酸的量减少，与氨反应的硫酸的量增多，故所测得的n(NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4)))的值偏大。(6)与NaOH反应的H＋的物质的量为0.120mol·L－1×0.025L＝0.003mol，与NH3反应的H＋的物质的量为3.030mol·L－1×0.05L×2－0.003mol＝0.3mol，即n(NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4)))＝0.3mol；69.90g沉淀为BaSO4，n(SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4)))＝eq\f(69.90g,233g·mol－1)＝0.3mol；利用电荷守恒：n(NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4)))＋2n(Fe2＋)＝2n(SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4)))，可得n(Fe2＋)＝0.15mol；再利用质量守恒得m(H2O)＝58.80g－m(NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4)))－m(SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4)))－m(Fe2＋)＝16.2g，n(H2O)＝0.9mol；综上所述，n(NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4)))∶n(Fe2＋)∶n(SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4)))∶n(H2O)＝2∶1∶2∶6，晶体X的化学式为(NH4)