大单元六　第十六章　第61讲　以定量测定与计算为主的综合实验

第61讲以定量测定与计算为主的综合实验类型一沉淀重量分析法的应用与计算例1沉淀重量分析法测定硫酸铜晶体的纯度。(1)如何判断SO42-已被沉淀完全？(2)洗涤沉淀BaSO4的操作是。(3)判断沉淀已洗涤干净的方法是。(4)根据数据计算产品纯度为。答案(1)静置，向上层清液中继续滴加少量BaCl2溶液，若无沉淀产生，则证明SO42-已沉淀完全(2)沿玻璃棒向漏斗中注入蒸馏水至浸没沉淀，静置，待水自然流出后，重复操作2~3次(3)取最后一次洗涤液于试管中，先滴加稀硝酸酸化，再滴加AgNO3溶液，若无白色沉淀产生则沉淀已洗涤干净(4解析(4)w(CuSO4·5H2O)=n(CuSO4·5类型二热重法命题特点：结合热重曲线定量分析物质失去结晶水或分解失重的过程。1.失重过程一般含有结晶水的样品在受热过程中，一失氢键结合水，二失配位键结合水，三失其他非金属元素形成的气体。2.计算原则(1)金属元素始终残留在固体中，且质量守恒。(2)挥发出的气体中的非金属元素与样品中对应元素质量守恒。3.“五步法”厘清热重曲线解题思路第一步“设”：设晶体的物质的量为1mol。第二步“算”：找出曲线中每步剩余固体的质量m余或根据数据计算每步剩余固体的质量m余[m余m(1mol晶体质量)第三步“失”：加热时，晶体一般是先失结晶水，再失非金属氧化物。第四步“稳”：晶体中金属质量不减少，仍在m余中。第五步“定”：失重最后得到的固体物质一般为金属氧化物，结合金属氧化物的相对分子质量和原晶体质量以及固体残留率可计算出金属氧化物中O的个数，进而可求出最终固体物质的化学式(元素物质的量之比为化学式中角标之比)。例2[2024·浙江1月选考，20(6)]取0.680gH2S产品，与足量CuSO4溶液充分反应后，将生成的CuS置于已恒重、质量为31.230g的坩埚中，煅烧生成CuO，恒重后总质量为32.814g。产品的纯度为。答案99%解析根据铜守恒，氧化铜的质量为32.814g-31.230g=1.584g，则氧化铜物质的量为0.0198mol，n(CuS)=n(CuO)=0.0198mol，则H2S的物质的量为0.0198mol，H2S的质量为0.6732g，产品的纯度为0.6732g0.680g×100%=99%类型三滴定法1.配制标准溶液的操作顺序计算→称/量→溶解/稀释→转移→洗涤→定容→摇匀。2.滴定操作顺序准备(检漏、润洗、装液、排气泡、调零)→取待测液→加指示剂→滴定→终点判断→读数→计算。3.常见的滴定方法(1)直接滴定法待测组分能直接与滴定剂反应时，采用直接滴定法测定。思维模型如下：则n=abcV(2)间接滴定法待测组分不能直接与滴定剂反应时，可通过其他化学反应间接测定。思维模型如下：则n=abcV(3)返滴定法当反应较慢或者待测组分为难溶固体时，采用返滴定法测定。思维模型如下：其中n(关联物质)=n[关联物质(总)]-n[关联物质(余)]，n[关联物质(余)]可通过与滴定剂列关系式、比例式得出。例3测量某CuCl样品的质量分数：准确称取所制备的氯化亚铜样品mg，将其置于过量的FeCl3溶液中，待样品完全溶解后，加入适量稀硫酸，用amol·L-1的K2Cr2O7标准溶液滴定到终点，消耗bmLK2Cr2O7标准溶液，反应中Cr2O72-被还原为Cr3+。(已知：Fe3++CuCl=Cu2++Fe2++Cl-；上述条件下Cr2O72-与(1)样品中CuCl的质量分数表达式ω=(用含a、b、m的代数式表示)。(2)下列因素引起测定结果ω偏高的是(填标号)。①配制K2Cr2O7标准溶液时，烧杯中的溶液有少量溅出②在接近滴定终点时，用少量蒸馏水冲洗锥形瓶的内壁③滴定终点读取滴定管刻度时，俯视K2Cr2O7标准溶液液面④滴定前滴定管尖嘴处有气泡，滴定后气泡消失答案(1)59.7abm%(2解析(1)关系式法计算(2)利用(1)中的ω=59.7abm%进行判断：①配制K2Cr2O7标准溶液时，烧杯中的溶液有少量溅出，导致配制的K2Cr2O7标准溶液浓度偏小，b偏大，故ω偏高；②在接近滴定终点时，用少量蒸馏水冲洗锥形瓶的内壁，不影响K2Cr2O7标准溶液的用量，对ω无影响；③滴定终点读取滴定管刻度时，俯视K2Cr2O7标准溶液液面，导致对消耗的K2Cr2O7标准溶液体积读数偏小，b偏小，故ω偏低；④滴定前滴定管尖嘴处有气泡，滴定后气泡消失，读取的K2Cr2O7标准溶液体积为实际消耗体积+气泡体积，b偏大，故ω偏高，课时精练[分值：50分]1.(5分)(2025·杭州高三一模)测定高铁酸钾样品的纯度：称取mg高铁酸钾样品，完全溶解于浓KOH溶液中，再加入足量亚铬酸钾K[Cr(OH)4]反应后配成100mL溶液；取上述溶液20.00mL于锥形瓶中，加入稀硫酸调至pH=2，用cmol·L-1硫酸亚铁铵溶液滴定，消耗标准硫酸亚铁铵溶液VmL。该过程中发生反应：a.[Cr(OH)4]-+FeO42-=Fe(OH)3↓+CrOb.2CrO42-+2H+=Cr2O7c.Cr2O72-+6Fe2++14H+=6Fe3++2Cr3++7H高铁酸钾样品的纯度=(用含有m、c、V的代数式表示)。答案33cV解析根据题意可找出关系式：[Cr(OH)4]-~FeO42-(K2FeO4)~3Fe2+，故高铁酸钾样品的纯度=13×2.(5分)[2023·浙江1月选考，20(5)]为测定纳米ZnO产品的纯度，可用已知浓度的EDTA标准溶液滴定Zn2+，从下列选项中选择合理的仪器和操作，补全如下步骤[“”上填写一件最关键仪器，“()”内填写一种操作，均用字母表示]。用(称量ZnO样品xg)→用烧杯()→用()→用移液管()→用滴定管(盛装EDTA标准溶液，滴定Zn2+)

仪器：a.烧杯；b.托盘天平；c.容量瓶；d.分析天平；e.试剂瓶操作：f.配制一定体积的Zn2+溶液；g.酸溶样品；h.量取一定体积的Zn2+溶液；i.装瓶贴标签答案dgcfh3.(12分)[2024·浙江6月选考，20(1)(2)(3)(4)①]某小组采用如下实验流程制备AlI3：已知：AlI3是一种无色晶体，吸湿性极强，可溶于热的正己烷，在空气中受热易被氧化。(1)如图为步骤Ⅰ的实验装置图(夹持仪器和尾气处理装置已省略)，图中仪器A的名称是，判断步骤Ⅰ反应结束的实验现象是。(2)下列做法不正确的是。A.步骤Ⅰ中，反应物和溶剂在使用前除水B.步骤Ⅰ中，若控温加热器发生故障，改用酒精灯(配石棉网)加热C.步骤Ⅲ中，在通风橱中浓缩至蒸发皿内出现晶膜D.步骤Ⅳ中，使用冷的正己烷洗涤(3)所得粗产品呈浅棕黄色，小组成员认为其中混有碘单质，请设计实验方案验证：。(4)纯化与分析：对粗产品纯化处理后得到产品，再采用银量法测定产品中I-含量以确定纯度。滴定原理为：先用过量AgNO3标准溶液沉淀I-，再以NH4SCN标准溶液回滴剩余的Ag+。已知：难溶电解质AgI(黄色)AgSCN(白色)Ag2CrO4(红色)溶度积常数Ksp8.5×10-171.0×10-121.1×10-12从下列选项中选择合适的操作补全测定步骤。称取产品1.0200g，用少量稀酸A溶解后转移至250mL容量瓶，加水定容得待测溶液。取滴定管检漏、水洗→→装液、赶气泡、调液面、读数→用移液管准确移取25.00mL待测溶液加入锥形瓶→→→加入稀酸B→用1.000×10-2mol·L-1NH4SCN标准溶液滴定→→读数。a.润洗，从滴定管尖嘴放出液体b.润洗，从滴定管上口倒出液体c.滴加指示剂K2CrO4溶液d.滴加指示剂硫酸铁铵[NH4Fe(SO4e.准确移取25.00mL4.000×10-2mol·L-1AgNO3标准溶液加入锥形瓶f.滴定至溶液呈浅红色g.滴定至沉淀变白色答案(1)球形冷凝管三颈烧瓶内溶液紫色褪去(2)BC(3)取少量粗产品置于少量冷的正己烷中充分搅拌，静置后，取少量上层清液，加入淀粉溶液，若溶液出现蓝色，则含有碘单质，否则没有(4)aedf解析由流程信息可知，铝、碘和正己烷一起加热回流时，铝和碘发生反应生成AlI3，过滤后滤液经浓缩、结晶、过滤、洗涤、干燥后得到粗产品。(1)碘溶于正己烷使溶液显紫色，AlI3是无色晶体，当碘反应完全后，溶液变为无色，因此，判断步骤Ⅰ反应结束的实验现象是三颈烧瓶内溶液紫色褪去。(2)AlI3吸湿性极强，因此在步骤Ⅰ中，反应物和溶剂在使用前必须除水，A正确；使用到易燃的有机溶剂时，禁止使用明火加热，因此在步骤Ⅰ中，若控温加热器发生故障，不能改用酒精灯(配石棉网)加热，B不正确；AlI3在空气中受热易被氧化，因此在步骤Ⅲ中蒸发浓缩时，要在有保护气(如持续通入氮气的蒸馏烧瓶等)的装置中进行，不能直接用蒸发皿浓缩，C不正确；AlI3在空气中受热易被氧化、可溶于热的正己烷，因此，为了减少溶解损失，在步骤Ⅳ中要使用冷的正己烷洗涤，D正确。(4)润洗时，滴定管尖嘴部分也需要润洗；先加25.00mL待测溶液，后加25.00mL4.000×10-2mol·L-1AgNO3标准溶液，两者充分反应后，剩余的Ag+浓度较小，然后滴加硫酸铁铵[NH4Fe(SO4)2]溶液作指示剂，到达滴定终点时，Fe3+可以与过量的SCN-反应生成红色的配合物，故滴定至溶液呈浅红色。综上所述，需要补全的操作步骤依次是a、e、4.(14分)(2023·浙江6月选考，20)某研究小组用铝土矿为原料制备絮凝剂聚合氯化铝([Al2(OH)aClb]m，a=1~5)，按如下流程开展实验。已知：①铝土矿主要成分为Al2O3，含少量Fe2O3和SiO2。用NaOH溶液溶解铝土矿过程中SiO2转变为难溶性的铝硅酸盐。②[Al2(OH)aClb]m的絮凝效果可用盐基度衡量，盐基度=aa+b(1)步骤Ⅰ所得滤液中主要溶质的化学式是。(2)下列说法不正确的是。A.步骤Ⅰ，反应须在密闭耐高压容器中进行，以实现所需反应温度B.步骤Ⅱ，滤液浓度较大时通入过量CO2有利于减少Al(OH)3沉淀中的杂质C.步骤Ⅲ，为减少Al(OH)3吸附的杂质，洗涤时需对漏斗中的沉淀充分搅拌D.步骤Ⅳ，控制Al(OH)3和AlCl3的投料比可控制产品盐基度(3)步骤Ⅴ采用如图所示的蒸汽浴加热，仪器A的名称是；步骤Ⅴ不宜用酒精灯直接加热的原因是。(4)测定产品的盐基度。Cl-的定量测定：称取一定量样品，配成溶液，移取25.00mL溶液于锥形瓶中，调pH=6.5~10.5，滴加指示剂K2CrO4溶液。在不断摇动下，用0.1000mol·L-1AgNO3标准溶液滴定至浅红色(有Ag2CrO4沉淀)，30秒内不褪色。平行测试3次，平均消耗AgNO3标准溶液22.50mL。另测得上述样品溶液中c(Al3+)=0.1000mol·L-1。①产品的盐基度为。②测定Cl-过程中溶液pH过低或过高均会影响测定结果，原因是。答案(1)Na[Al(OH)4](2)BC(3)蒸发皿温度升高，聚合氯化铝会分解(4)①0.7②pH过低，指示剂会与氢离子反应生成重铬酸根离子，会氧化氯离子，导致消耗的硝酸银偏少，而pH过高，氢氧根离子会与银离子反应，导致消耗的硝酸银偏多解析(2)步骤Ⅰ，反应所需温度高于100℃，因此反应须在密闭耐高压容器中进行，以实现所需反应温度，故A正确；步骤Ⅱ，滤液浓度较大时通入过量CO2生成氢氧化铝和碳酸氢钠沉淀，故B错误；步骤Ⅲ，洗涤时不能对漏斗中的沉淀充分搅拌，故C错误；步骤Ⅳ，可通过控制Al(OH)3和AlCl3的投料比来控制产品盐基度，故D正确。(4)①根据Cl-~AgNO3，样品溶液中氯离子物质的量浓度为0.1000mol·L-1×0.02250L0.025L=0.09mol·L-1，n(Al3+)∶n(Cl-)=10∶9，根据电荷守恒得到[Al2(OH)4.2Cl1.85.(14分)(2025·浙江9+1高中联盟高三联考)叠氮化钠(NaN3)常用作汽车安全气囊中的气源。某兴趣小组用水合肼(N2H4·H2O)还原亚硝酸甲酯(CH3ONO)制备叠氮化钠，流程如下：已知：①相关物质的性质如下表：物质CH3OH亚硝酸甲酯(CH3ONO)水合肼(N2H4·H2O)NaN3熔点/℃-97-17-40275沸点/℃67.1-12120.1300(40℃以上易分解)②水合肼与亚硝酸甲酯反应放热。(1)写出反应2的化学方程式：。(2)下列说法正确的是(填字母)。A.为控制反应2的温度，可采用冷水浴或缓慢通入CH3ONO气体B.操作2包含蒸发结晶、趁热过滤、洗涤、低温干燥等步骤C.为加快反应1速率，可用98%浓硫酸替代70%硫酸D.可用重结晶法提纯NaN3粗产品(3)实验室模拟操作1的实验装置(减压蒸馏)如图：①冷凝水的进口是(填“a”或“b”)。②采用减压蒸馏的原因是。③步骤：调节压强→通冷凝水→热水浴加热→收集馏分。请给出收集馏分后的操作排序：收集馏分→→→→(填字母)。a.撤去热水浴冷却至常温b.慢慢打开旋塞A和Bc.停止通冷凝水d.关闭抽气泵(4)实验室用滴定法测定产品纯度。测定过程涉及的反应为2(NH4)2Ce(NO3)6+2NaN3=4NH4NO3+2Ce(NO3)3+2NaNO3+3N2↑、Ce4++Fe2+=Ce3++Fe3+，称取2.50g产品配成250mL溶液，取25.00mL置于锥形瓶中，加入V1mLamol·L-1(NH4)2Ce(NO3)6溶液，充分反应后稍作稀释，向溶液中加适量硫酸，滴加2滴指示剂，用bmol·L-1(NH4)2Fe(SO4)2标准溶液滴定过量的Ce4+，消耗标准溶液V2mL，则产品纯度为。答案(1)CH3ONO+N2H4·H2O+NaOH=NaN3+CH3OH+3H2O(2