【新人教版高中化学】必修一 第48讲　以物质的组成、含量测定为载体的综合实验

02考点20301考点1ContentNavigation内容导航真题体验·素养提升第48讲以物质的组成、含量测定为载体的综合实验

［课标要求］

1.掌握物质组成和含量测定的一般方法。2.掌握定量测定实验的思维模型。物质含量的测定考点1

重量分析法(1)在重量分析中，一般首先采用适当的方法，使被测组分以单质或化合物的形式从试样中与其他组分分离。(2)重量分析法不需要指示剂，实验的关键是准确判断反应是否完全，以及反应前后固体(或液体)质量的变化。(3)重量分析法包括分离和称量两个过程。根据分离的方法不同，重量分析法又可分为沉淀法、挥发法、萃取法等。(4)计算方法采用重量分析法进行定量计算时，可根据实验中发生反应的化学方程式或原子守恒确定相关物质之间的定量关系，再结合实验数据列出关系式，并进行相关计算。

滴定分析法(1)滴定分析法是将已知准确浓度的标准溶液，滴加到待测溶液中(或者将待测溶液滴加到标准溶液中)，直到所加的标准溶液与待测溶液按化学计量关系定量反应完全为止，然后测量标准溶液消耗的体积，根据标准溶液的浓度和所消耗的体积，计算出待测物质的含量。(2)实验的关键是准确量取待测溶液，根据指示剂的颜色变化确定滴定终点。(3)根据标准溶液和待测溶液间反应类型的不同，可将滴定分析法分为四大类：中和滴定、氧化还原滴定、络合滴定和沉淀滴定。

气体体积法(1)通过测量反应生成气体的体积进行定量分析的方法，实验的关键是准确测量生成气体的体积。(2)测气体体积的方法分为直接测量法和间接测量法直接测量法将气体通入带有刻度的容器中，直接读取气体的体积。根据所用测量仪器的不同，直接测量法可分为倒置量筒法和滴定管法两种间接测量法利用气体将液体(通常为水)排出，通过测量所排出液体的体积从而得到气体体积。常用的测量装置为用导管连接的装满液体的广口瓶和空量筒。排水法收集气体时，要保证“短进长出”

物质含量的测定主要实验步骤如下：Ⅰ.如图所示，准确称取mg细粉状药用硫黄于①中，并准确加入V1mLKOH乙醇溶液(过量)，加入适量蒸馏水，搅拌，加热回流。待样品完全溶解后，蒸馏除去乙醇。Ⅱ.室温下向①中加入适量蒸馏水，搅拌下缓慢滴加足量30%H2O2溶液，加热至100℃，保持20min，冷却至室温。Ⅲ.将①中溶液全部转移至锥形瓶中，加入2滴甲基橙指示剂，用cmol·L－1HCl标准溶液滴定至终点，消耗HCl溶液体积为V2mL。Ⅳ.不加入硫黄，重复步骤Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ做空白实验，消耗HCl标准溶液体积为V3mL。计算样品中硫的质量分数。Ⅴ.平行测定三次，计算硫含量的平均值。回答下列问题：(1)仪器①的名称是________；②的名称是____________。解析(1)由图中仪器构造特点可知，仪器①的名称是圆底烧瓶，仪器②的名称是球形冷凝管。圆底烧瓶球形冷凝管(2)步骤Ⅰ中，乙醇的作用是____________________。解析(2)由于S难溶于水，微溶于乙醇，故步骤Ⅰ中，乙醇的作用是作溶剂，溶解硫黄。作溶剂，溶解硫黄(3)步骤Ⅰ中，样品完全溶解后，必须蒸馏除去乙醇的原因是__________________________________________。解析(3)由于过氧化氢能将乙醇氧化，干扰后续滴定，故步骤Ⅰ中，样品完全溶解后必须蒸馏除去乙醇。防止乙醇被过氧化氢氧化，干扰后续滴定水浴加热不能持续保持100℃(5)步骤Ⅲ中，判断滴定达到终点的现象为_______________________________________________________________________________________________________________。解析(5)步骤Ⅲ中是用盐酸标准溶液滴定溶液中过量的碱，指示剂为甲基橙，故判断滴定达到终点的现象为加入最后半滴HCl标准溶液，溶液恰好由黄色变为橙色，且半分钟内颜色不恢复。加入最后半滴HCl标准溶液，溶液恰好由黄色变为橙色，且半分钟内颜色不恢复(6)单次样品测定中硫的质量分数可表示为______________________________(写出计算式)。解析(6)不加入硫黄进行步骤Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ做空白实验，消耗HCl标准溶液体积为V3mL，由此可知，起始加入的n(KOH)＝cV3×10－3mol。加入硫黄进行步骤Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ操作，用cmol·L－1HCl标准溶液滴定至终点，消耗HCl标准溶液体积为V2mL，由此可知，与S反应后剩余的KOH的物质的量为cV2×10－3mol，故与单质硫反应消耗的KOH的物质的量为c(V3－V2)×10－3mol，结合题中所给的离子方程式可知，样品中硫的物质的量为2．(2025·山东滨州二模)过硫酸铵

在工业上有广泛用途，某兴趣小组根据反应：H2O2＋2H2SO4(浓)＋2NH3===(NH4)2S2O8＋2H2O制备(NH4)2S2O8粗品。回答下列问题：(1)(NH4)2S2O8中硫元素的化合价为________。＋6解析装置B用于制取氨气，制取氨气的原料为氢氧化钙固体和氯化铵固体，A装置为过二硫酸铵的生成装置，考虑氨气极易溶于水，需要在A、B之间放置安全瓶D以防止倒吸，最后用干燥管C进行尾气处理，以此解答。(1)过硫酸铵的结构简式为

，其中过氧键(—O—O—)中O原子化合价为－1价，其他O原子化合价为－2价，铵根离子中N为－3价，H为＋1价，根据化合价代数和为零可知硫元素的化合价为＋6；(2)制备(NH4)2S2O8时，从下列装置中根据需要选择组装。仪器的连接顺序为c→________________→尾气处理，D装置的作用为_________________________________，仪器M的名称为______________。g→f→b→a防止装置A中液体倒吸入装置B中恒压滴液漏斗解析(2)由分析可知，制备氨气后无需干燥，但需要防止倒吸，所以仪器的连接顺序为c→g→f→b→a→尾气处理；氨气极易溶于水，A、B之间放置安全瓶D以防止倒吸，则D装置的作用为防止装置A中液体倒吸入装置B中；由仪器构造可知，仪器M的名称为恒压滴液漏斗；(3)充分反应后，将A中的混合液经一系列操作得到晶体。烘干晶体时，采用减压、低温的原因是____________________________________。解析(3)(NH4)2S2O8受热会分解，则烘干产品时，采用减压、低温的原因是：降低烘干温度，防止(NH4)2S2O8受热分解；降低烘干温度，防止(NH4)2S2O8分解(4)采用碘量法测定(NH4)2S2O8粗品的纯度。①滴定终点的现象为________________________________________________________________________。②(NH4)2S2O8粗品的纯度为________%。当滴入最后半滴标准液时，溶液由蓝色变为无色，且半分钟不恢复原色76解析(4)①移取25.00mL(NH4)2S2O8溶液于锥形瓶中，加入过量KI溶液，两者反应生成I2，再用标准浓度的Na2S2O3溶液滴定生成的I2，当溶液颜色变浅时加入几滴淀粉溶液，此时溶液呈蓝色，用Na2S2O3溶液滴定时发生反应：物质组成的测定考点2

测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，中学一般用托盘天平，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。

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标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

物质组成的测定(2025·河北衡水三模)利用“磷酸蒸馏—汞盐滴定法”测定水泥中少量氯离子含量的装置如图所示。滴定原理：Hg2＋＋2Cl－===HgCl2↓；Hg2＋可与二苯偶氮碳酰肼生成桃红色物质。实验步骤：①加样：准确称取mg试样，置于石英蒸馏管中，向其中加入适量H2O2溶液和磷酸，放入250～260℃蒸馏装置炉膛内。②蒸馏：鼓入空气，蒸馏10～15min。③滴定：用乙醇冲洗冷凝管及其下端合并于吸收液中，调pH至3.5，加入二苯偶氮碳酰肼指示剂，用0.001mol·L－1Hg(NO3)2溶液滴定至终点。记录消耗Hg(NO3)2溶液的体积V1mL。④按上述步骤进行空白试验，记录所用Hg(NO3)2溶液的体积V0mL。回答下列问题：(1)配制硝酸汞溶液：准确称取硝酸汞固体，溶于________(填化学式)中，再加水稀释到相应浓度。HNO3解析空气通过多孔球泡进入装有硝酸银溶液的A装置，多孔球泡能增大空气与溶液的接触面积，起到净化空气、除去空气中可能含有的含氯杂质的作用。净化后的空气经单向阀进入石英蒸馏管B中，使水泥样品中的氯离子在磷酸存在下转化为氯化氢气体被蒸馏出来。蒸馏出的氯化氢气体进入装置C，被装置C下方D中的稀硝酸吸收，形成含氯离子的溶液。向吸收了氯化氢的稀硝酸溶液中加入含汞离子的溶液，汞离子与氯离子发生反应，当氯离子完全反应后，继续滴加含汞离子的溶液，过量的汞离子可与二苯偶氮碳酰肼生成桃红色物质，以此作为滴定终点的判断依据，通过消耗汞盐溶液的量来计算水泥中氯离子的含量；据此分析解答。(1)硝酸汞是强酸弱碱盐，Hg2＋会发生水解，为抑制其水解，在配制溶液时，应将硝酸汞固体溶于HNO3中，再加水稀释到相应浓度；(2)为达到最佳的冷凝效果，装置图C虚框中未画出的仪器最好选择________(填标号)。解析(2)球形冷凝管的冷凝效果较好，能使蒸气充分冷凝回流，所以为达到最佳的冷凝效果，装置图C虚框中未画出的仪器最好选择球形冷凝管，即b；b(3)装置A中多孔球泡的作用为______________________________________________，图中单向阀的作用为________。解析(3)装置A中多孔球泡可以增大气体与溶液的接触面积，使气体被充分吸收；单向阀的作用是防止倒吸，避免吸收液倒吸入蒸馏装置中；

增大气体与溶液的接触面积，使气体被充分吸收防止倒吸(4)水泥试样中氯离子的质量分数为___________________(用含m、V1、V0的代数式表示)。(5)电位滴定法是利用溶液电位突变指示终点的滴定法，比上述滴定方法更加准确。水泥经预处理得到含Cl－的待测液，用AgNO3标准液滴定，电位滴定装置测量即时电位E，并记录AgNO3标准液消耗的体积VmL，ΔE表示指示电极的电位改变量，ΔV表示标准溶液体积增量。①滴定管进行润洗时，从滴定管上口加入3～5mLAgNO3标准液，倾斜转动滴定管，润湿全部滴定管内壁。然后，____________________________________________________，重复操作2～3次。一手控制活塞，将液体从滴定管下部放入预置的烧杯中②下列滴定终点图像错误的是________(填标号)。BC解析(5)①润洗滴定管时，从滴定管上口加入3～5mLAgNO3标准液，倾斜转动滴定管，润湿全部滴定管内壁。然后，一手控制活塞，将液体从滴定管下部放入预置的烧杯中，重复操作2～3次；②在用AgNO3标准液滴定含Cl－的待测液时，发生反应：Ag＋＋Cl－===AgCl↓。在滴定过程中，随着AgNO3标准液的加入，溶液中离子浓度发生变化，从而导致电位E改变，接近滴定终点时，Ag＋浓度会发生突变，使得电位E也会发生突跃，该图像符合电位滴定过程中电位随AgNO3标准液消耗体积的变化情况，A项正确；图像也呈现出在滴定过程中电位逐渐变化，但在滴定终点处电位没有发生突跃，不符合电位滴定的规律，B项错误；真题体验·素养提升1．(2025·广东)酸及盐在生活生产中应用广泛。(1)甲苯氧化可生成苯甲酸。向盛有2mL甲苯的试管中，加入几滴酸性KMnO4溶液，振荡，观察到体系颜色__________________________。解析(1)甲苯能被酸性高锰酸钾溶液氧化生成苯甲酸，高锰酸钾自身被还原为Mn2＋(无色)，因此可观察到溶液的紫色逐渐变浅直至消失。由紫色逐渐变浅直至消失(2)某苯甲酸粗品含少量泥沙和氯化钠。用重结晶法提纯该粗品过程中，需要的操作及其顺序为：加热溶解、________(填下列操作编号)。解析(2)重结晶法提纯苯甲酸的过程包括加热溶解、趁热过滤和冷却结晶三个步骤，趁热过滤的目的是将泥沙过滤出去，同时防止苯甲酸从溶液中析出，冷却结晶后苯甲酸析出，通过常温过滤即可得到较纯净的苯甲酸晶体。d、a、b(3)兴趣小组测定常温下苯甲酸饱和溶液的浓度c0和苯甲酸的Ka，实验如下：取50.00mL苯甲酸饱和溶液，用0.1000mol·L－1

NaOH溶液滴定，用pH计测得体系的pH随滴入溶液体积V变化的曲线如图。据图可得：①c0＝________mol·L－1。②苯甲酸的Ka＝________________(列出算式，水的电离可忽略)。0.0280(4)该小组继续探究取代基对芳香酸酸性的影响。①知识回顾羧酸酸性可用Ka衡量。下列羧酸Ka的变化顺序为：CH3COOH<CH2ClCOOH<CCl3COOH<CF3COOH随着卤原子电负性________，羧基中的羟基________增大，酸性增强。②提出假设甲同学根据①中规律推测下列芳香酸的酸性强弱顺序为：增强极性③验证假设甲同学测得常温下三种酸的饱和溶液的pH大小顺序为Ⅲ>Ⅱ>Ⅰ，据此推断假设成立。但乙同学认为该推断依据不足，不能用所测得的pH直接判断Ka大小顺序，因为___________________________。乙同学用(3)中方法测定了上述三种酸的Ka，其顺序为Ⅱ>Ⅰ>Ⅲ。④实验小结假设不成立，芳香环上取代基效应较复杂，①中规律不可随意推广。三种酸的饱和溶液浓度不同解析(4)①卤素原子电负性越强，吸电子效应就越强，则羧基中H—O键的极性增大，容易发生断裂，更易电离出氢离子，因此酸性增强。③实验探究时应控制单一变量，不同物质在同一温度下的溶解度不同，故不同物质的饱和溶液的浓度一般不同，则要比较三种酸的酸性强弱，除物质不同外，其他条件均应该保持相同，即三种酸溶液的浓度应相同，所以甲同学的实验方案不合理。(5)该小组尝试测弱酸HClO的Ka。①丙同学认为不宜按照(3)中方法进行实验，其原因之一是次氯酸易分解。该分解反应的离子方程式为________________________________。②小组讨论后，选用0.100mol·L－1NaClO溶液(含少量NaCl)进行实验，以获得HClO的Ka。简述该方案_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(包括所用仪器及数据处理思路)。③教师指导：设计实验方案时，需要根据物质性质，具体问题具体分析。取适量0.100mol·L－1NaClO溶液于烧杯中，用pH计测量得到0.100mol·L－1NaClO溶液的pH＝a；2．(2025·陕晋青宁)某实验室制备糖精钴[Co(Sac)2(H2O)4]·xH2O，并测定其结晶水含量。已知：Sac－表示糖精根离子，其摩尔质量为182g·mol－1；糖精钴的溶解度在热水中较大，在冷水中较小；丙酮沸点为56℃，与水互溶。CoCl2·6H2O＋2NaSac·2H2O===[Co(Sac)2(H2O)4]·xH2O＋(6－x)H2O＋2NaCl(一)制备Ⅰ.称取1.0gCoCl2·6H2O，加入18mL蒸馏水，搅拌溶解，得溶液1。Ⅱ.称取2.6g(稍过量)糖精钠(NaSac·2H2O)，加入10mL蒸馏水，加热搅拌，得溶液2。Ⅲ.将溶液2加入到接近沸腾的溶液1中，反应3分钟后停止加热，静置，冷却结晶。Ⅳ.过滤，依次用三种不同试剂洗涤晶体，晾干得产品。回答下列问题：(1)Ⅰ和Ⅱ中除烧杯外，还需用到的玻璃仪器有____________________________________________________(写出两种)。解析(1)Ⅰ和Ⅱ步骤中，在烧杯中搅拌溶解固体需要用到玻璃棒，量取10mL或18mL蒸馏水需要用到量筒，量取蒸馏水定容时需要使用胶头滴管，加热时需要用到酒精灯。玻璃棒、量筒、胶头滴管、酒精灯(写出两种即可)(2)Ⅲ中静置过程有少量晶体出现时，可将烧杯置于________中，以使大量晶体析出。解析(2)根据已知信息“糖精钴的溶解度在热水中较大，在冷水中较小”，故Ⅲ中静置过程有少量晶体出现时，可将烧杯置于冰水中，以使大量晶体析出。冰水(3)Ⅳ中用①丙酮、②冷水、③冷的1%NaSac溶液洗涤晶体，正确顺序为________(填序号)。A．①③②

B．③②①

C．②①③解析(3)Ⅳ中洗涤时先用③冷的1%NaSac溶液洗涤晶体以除去晶体表面的可溶性杂质并减少其溶解损失，再用②冷水洗涤以除去晶体表面的NaSac，最后用①丙酮洗涤晶体以除去晶体表面的水，丙酮沸点较低，便于晾干，B项正确。B(4)Ⅳ中为了确认氯离子已经洗净，取水洗时的最后一次滤液于试管中，______________________________________________________________________(将实验操作、现象和结论补充完整)。解析(4)Ⅳ中为了确认氯离子已经洗净，可取水洗时的最后一次滤液于试管中，加入硝酸酸化的AgNO3溶液，没有白色沉淀生成，说明氯离子已经洗净。加入硝酸酸化的AgNO3溶液，没有白色沉淀生成，说明氯离子已经洗净(5)与本实验安全注意事项有关的图标有________(填序号)。解析(5)实验步骤Ⅲ中“将溶液2加入到接近沸腾的溶液1中”，为防止液体飞溅造成伤害，需要佩戴护目镜(A)、防止热烫(C)，钴离子是重金属离子，实验完毕应注意洗手(B)。故与本实验安全注意事项有关的图标有ABC。ABC(二)结晶水含量测定EDTA和Co2＋形成1∶1配合物。准确称取mg糖精钴产品于锥形瓶中，加蒸馏水，加热溶解，再加入缓冲溶液和指示剂，在50～60℃下，用cmol·L－1的EDTA标准溶液滴定。(6)下列操作的正确顺序为______________(用字母排序)。a．用标准溶液润洗滴定管b．加入标准溶液至“0”刻度以上2～3mL处c．检查滴定管是否漏水并清洗d．赶出气泡，调节液面，准确记录读数c→a→b→d解析(6)将cmol·L－1的EDTA标准溶液装入滴定管进行滴定操作时，需先检查滴定管是否漏水，滴定管确定可用后用水清洗，然后用标准溶液润洗滴定管，防止标准溶液被稀释，之后加入标准溶液至“0”刻度以上2～3mL处，最后赶出气泡，调节液面至“0”刻度或“0”刻度以下，准确记录初始读数。故顺序是c→a→b→d。(7)滴定终点时消耗标准溶液VmL，则产品[Co(Sac)2(H2O)4]·xH2O中x的测定值为____________________________(用含m、c、V的代数式表示)；若滴定前滴定管尖嘴处无气泡，滴定后有气泡，会导致x的测定值________(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。偏高3．(2025·甘肃)某兴趣小组按如下流程由稀土氧化物Eu2O3和苯甲酸钠制备配合物Eu(C7H5O2)3·xH2O，并通过实验测定产品纯度和结晶水个数(杂质受热不分解)。已知Eu3＋在碱性溶液中易形成Eu(OH)3沉淀。Eu(C7H5O2)3·xH2O在空气中易吸潮，加强热时分解生成Eu2O3。(1)步骤①中，加热的目的为_________________________________。加快溶解速率，提高浸出率解析(1)步骤①中，加热的目的是加快溶解速率并提高浸出率。(2)步骤②中，调节溶液pH时需搅拌并缓慢滴加NaOH溶液，目的为_______________