高考化学一轮复习 讲义 第十六章　第68讲　以定量测定为主的综合实验（基础版）

第68讲以定量测定为主的综合实验[复习目标]1.了解定量测定的常用方法，能从定性与定量结合上收集证据，能通过定性分析和定量计算推出合理的结论。2.建立解答物质检测类综合实验题的思维模型。类型一重量分析法1.气体质量测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。“通入N2”的原因：答题模板：①实验前通N2：排尽装置中的空气，防止O2、H2O等干扰实验(如：O2氧化某物质、H2O使某物质水解)；②实验后通N2：将产生的某气体全部赶到后续装置；③实验中通N2：稀释某种气体或防止某物质被氧化(如生产白磷过程中在高纯N2保护下进行)。2.热重分析法将固体试样进行加热，随着温度的升高，剩余固体的质量逐渐减少，在热重曲线上常以失重率或剩余固体百分率等物理量体现出来，结合热重曲线进行剩余固体成分的推测。3.沉淀测量法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。1.[2025·甘肃，15(5)]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：Eu(C7H5O2)3·xH2O在空气中易吸潮，加强热时分解生成Eu2O3。取一定量产品进行热重分析，每个阶段的重量降低比例数据如图所示，0~92℃范围内产品质量减轻的原因为

。

结晶水个数x=[M(C7H5O2-)=121，结果保留两位有效数字]答案Eu(C7H5O2)3·xH2O吸潮的水分蒸发1.7解析Eu(C7H5O2)3·xH2O在空气中易吸潮，故0~92℃范围内产品质量减轻的原因是吸潮的水分蒸发。92~195℃时产品失去全部的结晶水，最终产物为Eu2O3，则195℃后产品失去“C7H5O1.5”则有18x(121-8)×3=5.2%2.[2021·全国甲卷，27(4)(5)]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：(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答案(4)80(m2-解析(4)水的质量是(m2-m3)g，所以胆矾(CuSO4·nH2O)中n值的表达式为m2-m318∶m3-m1(5)①胆矾未充分干燥，导致所测m2偏大，根据n=80(m2-m3)9(m3-m1)可知，最终会导致结晶水数目测定值偏高，符合题意；②坩埚未置于干燥器中冷却，部分白色硫酸铜会与空气中水蒸气结合重新生成胆矾，导致所测m3偏大，根据(1)一般情况下，用差量法测定固体中的结晶水含量。(2)若固体的吸湿性很强，进行重量分析时，需要将物质置于干燥器中冷却。类型二气体体积测量法由于气体体积受到温度、压强的影响，所以读取数据时一定要“回温”即“恢复至室温”、“复压”即“将压强复原为大气压”。测定气体体积的方法主要有两种，分别是直接测定和间接测定。方法操作图像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量气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。排水法测量气体的体积时，要保证“短进长出”1.欲测定金属镁的相对原子质量，请利用下图给定的仪器组成一套实验装置(每个仪器只能使用一次)。已知：常温常压下气体摩尔体积约为24.5L·mol-1。回答下列问题(气流从左到右)：(1)仪器连接的先后顺序是接、接、接、接(用小写字母表示)。

(2)连接好仪器后，要进行的操作有以下几步，其先后顺序是(填序号)。

①待仪器B中的温度恢复至室温时，测得量筒C中水的体积为VamL；②擦掉镁条表面的氧化膜，将其置于天平上称量，得质量为mg，并将其投入试管B中的多孔塑料板上；③检查装置的气密性；④旋开装置A上分液漏斗的活塞，使其中的水顺利流下，当镁完全溶解时再关闭这个活塞，这时A中共放入水VbmL。(3)根据实验数据可算出金属镁的相对原子质量，其数学表达式为。

(4)若试管B的温度未冷却至室温，就读出量筒C中水的体积，这将会使所测定镁的相对原子质量数据(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。

答案(1)ahgbcfed(2)③②④①(3)24.5×1000m解析(2)该反应体系有气体参加，一般先检查装置的气密性。检查气密性良好后再加入试剂。由于镁条表面有一层氧化膜，使用之前需要用砂纸打磨，一般先加固体试剂，再加液体试剂。因为镁条和盐酸反应是剧烈的放热反应，所以立刻读数会导致所测气体体积偏大，因此待气体恢复室温(即“回温”)后再读取气体体积。综上所述，实验顺序为③②④①。(3)量筒中水的体积等于氢气体积与盐酸体积之和，而盐酸体积又等于装置A中放入水的体积，所以V(H2)=(Va-Vb)mL，Mg与HCl发生反应：Mg+2HCl=MgCl2+H2↑，则n(Mg)=n(H2)，即mgMg·mol-1=(Va-Vb)×10-3L24.5L·mol2.为测定CuSO4溶液的浓度，某同学设计了如下方案。回答下列问题：实验原理：Zn+CuSO4=ZnSO4+CuZn+H2SO4=ZnSO4+H2↑实验步骤：①按图安装装置(夹持仪器略去)②……③在仪器A、B、C、D、E中加入图示的试剂④调整D、E中两液面相平，使D中液面保持在0或略低于0刻度位置，读数并记录⑤将CuSO4溶液滴入A中搅拌，反应完成后，再滴加稀硫酸至体系不再有气体产生⑥待体系恢复到室温，移动E管，保持D、E中两液面相平，读数并记录⑦处理数据(1)步骤②为。

(2)步骤⑥需保证体系恢复到室温的原因是(填字母)。

a.反应热受温度影响b.气体密度受温度影响c.反应速率受温度影响(3)Zn粉质量为ag，若测得H2体积为bmL，已知实验条件下ρ(H2)=dg·L-1，则c(CuSO4)=

mol·L-1(列出计算表达式)。(4)若步骤⑥E管液面高于D管，未调液面即读数，则测得c(CuSO4)(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。

(5)是否能用同样的装置和方法测定MgSO4溶液的浓度：(填“是”或“否”)。

答案(1)检查装置气密性(2)b(3)a65-bd×10解析(3)Zn粉的物质的量为a65mol，反应产生H2的物质的量为dg·L-1×b×10-3L2g·mol-1=bd×10-32mol，由Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑知，与H2SO4反应的Zn的物质的量等于产生H2的物质的量，为bd×10-32mol，与CuSO4反应消耗的Zn的物质的量为(a65-bd×10-32(4)若步骤⑥E管液面高于D管，则D管内气体压强高于外界大气压，造成气体体积b的数值偏小，由c(CuSO4)=a65-bd×10-3225.00×10(5)因为Zn和MgSO4溶液不反应，所以不能用同样的装置和方法测定MgSO4溶液的浓度。类型三滴定分析法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，然后测量消耗标准溶液的体积，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、准确读取标准溶液消耗的体积，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。4.复杂滴定方法(1)返滴定法：第一步用定量且过量的标准溶液将待测液完全反应；第二步再用另一种标准溶液滴定第一步过量的标准溶液。将第一种标准溶液的总量减去第二种标准溶液的消耗量，再通过一定的关系式即可计算出第一步所反应的待测液的量。(2)连续滴定法：第一步将待测液完全反应，转化成另一种物质；再用标准溶液滴定第一步生成的产物；最后根据得失电子守恒或原子守恒进行计算。1.(2025·河南，16)某研究小组设计了如下实验测定某药用硫黄中硫的含量，其中硫转化的总反应为S+2OH-+3H2O2=SO42-+4H2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。(1)仪器①的名称是；②的名称是。

(2)步骤Ⅰ中，乙醇的作用是。

(3)步骤Ⅰ中，样品完全溶解后，必须蒸馏除去乙醇的原因是

。

(4)步骤Ⅱ中不宜采用水浴加热的原因是

。

步骤Ⅱ结束后，若要检验反应后溶液中的SO42-，实验操作是(5)步骤Ⅲ中，判断滴定达到终点的现象为。

(6)单次样品测定中硫的质量分数可表示为(写出计算式)。

答案(1)圆底烧瓶球形冷凝管(2)作溶剂，溶解硫黄(3)防止乙醇被过氧化氢氧化，干扰后续滴定(4)水浴加热不能持续保持100℃取少量溶液于试管中，先加入足量盐酸酸化，再加入氯化钡溶液，若有白色沉淀生成，则溶液中含有SO42-，反之不含SO42-(5)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c(V3-V2)课时精练[分值：30分]1.(14分)某学习小组在实验室中利用如图装置(夹持装置略去)测定某铁硫化物(FexSy)的组成，并探究反应后D装置所得溶液中含硫化合物的组成。实验步骤：步骤Ⅰ：按如图连接装置，检查装置气密性，装入试剂；步骤Ⅱ：旋开分液漏斗活塞与旋塞，并点燃酒精喷灯；步骤Ⅲ：足够长时间后，D中产生气泡速率变快时，停止加热，继续向烧瓶中滴水一段时间；步骤Ⅳ：实验结束后，将D中所得溶液加水配制成250mL溶液。(1)有同学认为D中应设置防倒吸装置，你认为是否有必要？(填“是”或“否”)，说明理由：。(2)步骤Ⅳ需要的玻璃仪器除250mL容量瓶、烧杯、玻璃棒外，还需要，在步骤Ⅳ所得溶液的主要溶质为。(3)取25.00mL步骤Ⅳ中所配溶液，加入足量的双氧水，再加入足量盐酸酸化的BaCl2溶液，将所得沉淀过滤、洗涤、干燥，称其质量为4.66g。写出FexSy与O2反应的化学方程式：。设计实验方案检验FexSy与O2反应后产物的金属阳离子：。(4)若步骤Ⅳ配制溶液时俯视容量瓶的刻度线，则测得铁硫化物的x∶y的值(填“偏大”“不影响”或“偏小”)。答案(1)否SO2中含不溶于NaOH溶液的O2(2)胶头滴管Na2SO3(3)4FeS2+11O28SO2+2Fe2O3反应后的固体溶于稀盐酸，滴加硫氰化钾溶液，观察是否出现红色(4)偏小解析(3)C装置中产生的气体主要为SO2，所以D中生成Na2SO3，取25.00mL步骤Ⅳ中所配溶液，加入足量的双氧水，将其全部氧化为Na2SO4，再加入足量盐酸酸化的BaCl2溶液，所得沉淀为BaSO4，质量为4.66g，其物质的量为0.02mol，250mL溶液中含S元素的物质的量为0.2mol，根据S原子守恒，12.0gFexSy中n(S)=0.2mol，m(S)=6.4g，m(Fe)=5.6g，n(Fe)=0.1mol，所以x∶y=1∶2，故FexSy的化学式为FeS2，所以反应的化学方程式为4FeS2+11O28SO2+2Fe2O3。(4)若步骤Ⅳ配制溶液时俯视容量瓶的刻度线，则所配溶液的体积小于250mL，故所测硫元素含量偏高，使得铁硫化物的x∶y的值偏小。2.(16分)绿矾是含有一定量结晶水的硫酸亚铁，在工农业生产中具有重要的用途。某化学兴趣小组对绿矾的一些性质进行探究。Ⅰ.测定绿矾中结晶水的含量为测定绿矾中结晶水的含量，将石英玻璃管(带两端开关K1和K2)(设为装置A)称重，记为m1g。将样品装入石英玻璃管中，再次将装置A称重，记为m2g。按如图连接好装置进行实验(夹持装置略)。(1)将下列实验操作步骤排序：→→→→c→e(填字母)；重复上述操作步骤，直至A恒重，记为m3g。a.点燃酒精灯，加热b.熄灭酒精灯c.关闭K1和K2d.打开K1和K2，缓缓通入N2e.称量Af.冷却至室温(2)根据实验记录，计算绿矾化学式中结晶水数目x=(列式表示)。Ⅱ.探究绿矾的热分解产物该小组用如图所示装置进行实验(夹持仪器略)。(3)在实验过程中，观察到A中固体变红棕色，B中的现象：；

C中试纸的颜色变化是。(4)D中有白色沉淀生成，该沉淀的化学式为。有同学认为还应该增加一个实验，取D中沉淀，加入一定量的盐酸以确定其组成，从而确定FeSO4·xH2O的分解产物，你认为是否必要？(填“是”或“否”)，请说明你的理由：。Ⅲ.测定绿矾热分解时的温度与剩余固体质量的关系(5)将8.34gFeSO4·7H2O样品隔绝空