第3讲 定量实验分析型实验题热点一 定量测定数据的方法和过程分析数据的测定方法1．沉淀法先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。2．测气体体积法对于产生气体的反应，可以通过测定气体体积的方法测定样品纯度。3．测气体质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。4．滴定法即利用滴定操作原理，通过酸碱中和滴定、沉淀滴定和氧化还原反应滴定等获得相应数据后再进行相关计算。【典例1】 (2022·北京理综，11改编)下列实验方案中，不能测定Na2CO3和NaHCO3混合物中Na2CO3质量分数的是( )①取a克混合物充分加热，减重b克②取a克混合物与足量稀盐酸充分反应，加热、蒸干、灼烧，得b克固体③取a克混合物与足量稀硫酸充分反应，逸出气体用碱石灰吸收，增重b克④取a克混合物与足量Ba(OH)2溶液充分反应，过滤、洗涤、烘干，得b克固体⑤取a克混合物与足量稀硫酸充分反应，用排水法将产生的气体收集在量筒中，读数为b升⑥取a克混合物于锥形瓶中加适量水溶解，酚酞作指示剂，用cmol·L－1的标准盐酸滴定至终点时，消耗盐酸b升A．②③B．④⑤⑥C．③⑤D．全部解析 取a克混合物充分加热，减重b克，根据差量法可求出NaHCO3的质量，从而求出Na2CO3的质量分数，故①正确；取a克混合物与足量稀盐酸充分反应，加热、蒸干、灼烧，得b克固体氯化钠，列方程组即可求出，②正确；③中，取a克混合物与足量稀硫酸充分反应，逸出气体用碱石灰吸收，增重b克，由于逸出气体中含有H2O，故无法求解；④中由于二者都能与Ba(OH)2溶液反应生成BaCO3沉淀，由Na2CO3→BaCO3、NaHCO3→BaCO3的转化关系，列方程组即可求出混合物中Na2CO3的质量分数，④正确；⑤中由于少量CO2溶于水，无法测定Na2CO3、NaHCO3产生CO221\n的总体积，⑤不正确；⑥中用酚酞作指示剂，达到滴定终点时，Na2CO3恰好转化为NaHCO3，NaHCO3与盐酸未反应，根据Na2CO3＋HCl===NaCl＋NaHCO3可计算出Na2CO3的质量，⑥正确。答案 C【典例2】 (2022·福建理综，25)化学兴趣小组对某品牌牙膏中磨擦剂成分及其含量进行以下探究：查得资料：该牙膏磨擦剂由碳酸钙、氢氧化铝组成；牙膏中其他成分遇到盐酸时无气体产生。Ⅰ.磨擦剂中氢氧化铝的定性检验取适量牙膏样品，加水充分搅拌、过滤。(1)往滤渣中加入过量NaOH溶液，过滤。氢氧化铝与NaOH溶液反应的离子方程式是____________________________________________________________________。(2)往(1)所得滤液中先通入过量二氧化碳，再加入过量稀盐酸。观察到的现象是_____________________________________________________________________。Ⅱ.牙膏样品中碳酸钙的定量测定利用下图所示装置(图中夹持仪器略去)进行实验，充分反应后，测定C中生成BaCO3沉淀的质量，以确定碳酸钙的质量分数。依据实验过程回答下列问题：(3)实验过程中需持续缓缓通入空气。其作用除了可搅拌B、C中的反应物外，还有________。(4)C中反应生成BaCO3的化学方程式是__________________________________。(5)下列各项措施中，不能提高测定准确度的是________(填标号)。a．在加入盐酸之前，应排净装置内的CO2气体b．滴加盐酸不宜过快c．在A～B之间增添盛有浓硫酸的洗气装置d．在B～C之间增添盛有饱和碳酸氢钠溶液的洗气装置(6)实验中准确称取8.00g样品三份，进行三次测定，测得BaCO3的平均质量为3.94g。则样品中碳酸钙的质量分数为________。(7)在人认为不必测定C中生成的BaCO3质量，只要测定装置C在吸收CO2前后的21\n质量差，一样可以确定碳酸钙的质量分数。实验证明按此方法测定的结果明显偏高，原因是________________________________________________________________。解析 (1)该反应为Al(OH)3＋NaOH===NaAlO2＋2H2O或Al(OH)3＋NaOH===Na[Al(OH)4]。(2)由于上面得到的溶液是NaAlO2溶液，在先通入过量CO2，再加入过量稀盐酸时，发生反应：NaAlO2＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋NaHCO3；Al(OH)3＋3HCl===AlCl3＋3H2O；NaHCO3＋HCl===NaCl＋H2O＋CO2↑，所以现象为通入CO2时有白色沉淀产生，加入稀盐酸后，沉淀溶解，且有无色气体产生。(3)持续缓缓通入空气的目的是将生成的CO2尽量全部排出，同时起搅拌作用。(4)C中发生反应的化学方程式为CO2＋Ba(OH)2===BaCO3↓＋H2O。(5)通空气的目的是排出CO2，空气是否干燥不影响实验结果，c不正确。由于HCl与NaHCO3也可反应产生CO2，故增添盛有饱和碳酸氢钠的洗气瓶会影响实验结果，d也不正确。(6)n(BaCO3)＝3.94g/197g·mol－1＝0.02mol，由C原子守恒得m(CaCO3)为0.02mol×100g·mol－1＝2g，所以CaCO3的质量分数为25%。(7)由于B中的水蒸气和HCl等易挥发进入C中，所以装置C的质量会偏大。答案 Ⅰ.(1)Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O(或Al(OH)3＋OH－===[Al(OH)4]－)(2)通入CO2气体有白色沉淀生成；加入盐酸有气体产生且沉淀溶解Ⅱ.(3)把生成的CO2全部排入C中，使之完全被Ba(OH)2溶液吸收(4)Ba(OH)2＋CO2===BaCO3↓＋H2O(5)cd (6)25%(7)B中的水蒸气、氯化氢气体等进入装置C中(或其他合理答案)1．为测试一铁片中铁元素的含量，某课外活动小组提出下面两种方案并进行了实验(以下数据为多次平行实验测定结果的平均值)：方案一：将ag铁片完全溶解于过量稀硫酸中，测得生成氢气的体积为580mL(标准状况)；方案二：将g铁片完全溶解于过量稀硫酸中，将反应后得到的溶液用0.02000mol·L－1的KMnO4溶液滴定，达到终点时消耗了25.00mLKMnO4溶液。请回答下列问题：(1)配平下面的化学方程式：KMnO4＋FeSO4＋H2SO4===Fe2(SO4)3＋MnSO4＋K2SO4＋21\nH2O(2)在滴定实验中不能选择________式滴定管，理由是________________________________________________________________________________________________；(3)根据方案一和方案二测定的结果计算，铁片中铁的质量分数依次为________和________；(4)若排除实验仪器和操作的影响因素，试对上述两种方案测定结果的准确性做出判断和分析。①方案一________(填“准确”、“不准确”或“不一定准确”)，理由是______________________________________________________________；②方案二________(填“准确”、“不准确”或“不一定准确”)，理由是______________________________________________________________________。答案 (1)2 10 8 5 2 1 8(2)碱 KMnO4是强氧化剂，它会腐蚀胶管(3) (4)①不一定准确 如果铁片中存在与稀硫酸反应并能生成氢气的其他金属，会导致结果偏高；如果铁片中存在与稀硫酸反应而溶解、但不产生氢气的铁的氧化物，会导致结果偏低；如果上述情况均不存在，则结果准确②不一定准确 如果铁片中存在与稀硫酸反应而溶解的其他金属，生成的金属离子在酸性溶液中能被高锰酸钾氧化，会导致结果偏高；如果铁片中存在与稀硫酸反应而溶解的铁的氧化物，生成的Fe3＋在酸性溶液中不能被高锰酸钾氧化，会导致结果偏低；如果上述情况均不存在，则结果准确解析 (1)分析该氧化还原反应的化合价，找出化合价发生变化的各元素，利用化合价的升降相等，配平化学方程式：→SO4 SO4→(SO4)3(2)由于酸性高锰酸钾溶液具有强氧化性，能腐蚀碱式滴定管的胶管，因此不能选择碱式滴定管。(3)根据方案一中的测量结果计算：n(Fe)＝n(H2)＝因此m(Fe)＝mol×56g·mol－1＝1.45g故铁片中铁的质量分数为21\n根据方案二中的测定结果计算：根据(1)中反应方程式：2KMnO4～10FeSO4～10Fen(Fe)＝5n(KMnO4)＝5×0.02mol·L－1×0.025L＝0.0025mol铁片中铁的质量分数为＝(4)①方案一不一定准确，因为不能确定Fe片中是否含有和稀硫酸反应放出H2的杂质，若有则测定结果偏高。②方案二是利用Fe2＋消耗KMnO4的物质的量的多少，求出Fe的质量分数，而铁片中是否含有和酸性KMnO4溶液反应的杂质也不能确定，另外铁片中若有＋3价的Fe的杂质，用KMnO4也测定不出来。因此方案二也不一定准确。2．铝镁合金是飞机制造、化工生产等行业的重要材料。研究性学习小组的同学，为测定某含镁3%～5%的铝镁合金(不含其他元素)中镁的质量分数，设计了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10.8g铝镁合金粉末样品，溶于体积为V、物质的量浓度为4.0mol·L－1NaOH溶液中，充分反应。则NaOH溶液的体积V≥__________mL。(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，测定生成气体的体积。[实验步骤](1)同学们拟选用下列实验装置完成实验：21\n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)。(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。于是他们设计了如图所示的实验装置。①装置中导管a的作用是_____________________________。②实验前后量气管中液面读数分别为V1mL、V2mL，则产生氢气的体积为__________mL。③若需确定产生氢气的量，还需测定的数据是____________。答案 方案一：2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑ (1)97 (2)偏高方案二：(1)E D G(2)①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的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 ②(V1－V2) ③实验时的温度和压强解析 方案一：将铝镁合金与足量NaOH溶液反应，镁不和NaOH溶液反应，铝发生反应：2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑。(1)假设合金中镁的质量分数最少为3%，则10.8g铝镁合金粉末样品中含有铝10.476g，其物质的量是0.388mol，根据反应2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑知，需要n(NaOH)＝n(Al)＝0.388mol，V(NaOH)＝0.388mol/4.0mol·L－1＝0.097L。(2)过滤后，金属镁的表面会沾有其他离子，如果没有洗涤，称量后的固体的质量将大于镁的实际质量，所测得镁的质量分数将偏高。方案二：(1)很明显，该同学采用排水法来测量产生氢气的体积，故A应连接E，D连接G。(最后读数时要调节广口瓶和量筒中的液面高度，F接口的导管太短)。用导管a连接后，滴入锥形瓶的稀硫酸的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。②量气管的0刻度在上，故产生氢气的体积为(V1－V2)mL。③若需确定产生氢气的量，还需知道实验时的温度和压强。热点二 实验数据的处理分析实验数据统计与整理的一般方法1．数据的表格化项目实验编号项目1项目2项目3项目4…21\n123(1)根据实验原理确定应记录的项目：所测的物理量。(2)应注意数据的有效数字及单位和必要的注释。(3)设计的表格要便于数据的查找、比较，便于数据的计算和进一步处理，便于反映数据间的联系。2．数据的图像化图像化是用直线图或曲线图对化学实验结果加以处理的一种简明化形式。它适用于一个量的变化引起另一个量的变化的情况。图像化的最大特点是鲜明、直观、简单、明了。【典例】 [2022·广东理综，31(1)(2)(3)]碘在科研与生活中有重要应用。某兴趣小组用0.50mol·L－1KI、0.2%淀粉溶液、0.20mol·L－1K2S2O8、0.10mol·L－1Na2S2O3等试剂，探究反应条件对化学反应速率的影响。已知：S2O＋2I－===2SO＋I2(慢)I2＋2S2O===2I－＋S4O(快)(1)向KI、Na2S2O3与淀粉的混合溶液中加入一定量的K2S2O8溶液，当溶液中的________耗尽后，溶液颜色将由无色变为蓝色。为确保能观察到蓝色，S2O与S2O初始的物质的量需满足的关系为n(S2O)∶n(S2O)__________。(2)为探究反应物浓度对化学反应速率的影响，设计的实验方案如下表：实验序号体积V/mL[K2S2O8溶液水KI溶液Na2S2O3溶液淀粉溶液①10.00.04.04.02.0②9.01.04.04.02.0③8.0Vx4.04.02.0表中Vx＝______________，理由是_____________________________________。(3)已知某条件下，浓度c(S2O)～反应时间t的变化曲线如图所示，若保持其他条件不变，请在坐标图中，分别画出降低反应温度和加入催化剂时c(S2O)～t的变化曲线示意图(进行相应的标注)。21\n解析 解答本题时，要围绕实验目的(探究反应条件对化学反应速率的影响)进行分析与处理。(1)淀粉溶液遇I2显蓝色，溶液由无色变为蓝色时，溶液中有I2，说明Na2S2O3消耗尽。为确保能观察到蓝色，溶液中Na2S2O3要耗尽。由题给离子反应可得关系式：S2O～I2～2S2O，则有n(S2O)∶n(S2O)<2∶1时，能观察到蓝色。(2)实验的目的是探究K2S2O8溶液的浓度对化学反应速率的影响，故应保证每组实验中其他物质的浓度相等，即溶液的总体积相等(即为20.0mL)，从而可知Vx＝2.0。(3)降低温度时，化学反应速率减慢，c(S2O)变化减慢。加入催化剂时，化学反应速率加快，c(S2O)变化加快，c(S2O)～t的变化曲线如图所示。答案 (1)Na2S2O3 <2 (2)2.0 保证反应物K2S2O8的浓度改变，而其他物质的浓度不变 (3)如图所示题组一 实验数据的筛选与取舍1．某样品是由碳酸钠与氯化钠组成的固体混合物，现欲测定样品中碳酸钠的质量分数。某同学称取10.00g样品，配成1000mL溶液，用______(填仪器名称)量取25.00mL放入锥形瓶中，加入甲基橙作指示剂，用0.1500mol·L－1标准盐酸溶液滴定至终点，平行测定三次，有关实验数据记录如下表，则样品中碳酸钠的质量分数为__________。标准液体积(mL)实验编号待测液体积(mL)滴定前读数终点时读数125.000.0030.02225.000.2033.80325.001.4031.38答案 碱式滴定管(或25mL移液管) 95.40%解析 碳酸钠溶液呈碱性，应选用碱式滴定管(或25mL移液管)。第2组测定体积为离群值，应舍去，用1、3组求体积的平均值。＝＝30.00mL，依据方程式：Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋CO2↑＋H2O，n(Na2CO3)＝××0.1500mol·L－1×30×10－21\n3L＝0.09mol，所以w(Na2CO3)＝×100%＝95.40%。2．[2022·新课标全国卷，26(1)(2)]0.80gCuSO4·5H2O样品受热脱水过程的热重曲线(样品质量随温度变化的曲线)如下图所示。请回答下列问题：(1)试确定200℃时固体物质的化学式____________________________________；(要求写出推断过程)。(2)取270℃所得样品，于570℃灼烧得到的主要产物是黑色粉末和一种氧化性气体，该反应的化学方程式为________；把该黑色粉末溶解于稀硫酸中，经浓缩、冷却，有晶体析出，该晶体的化学式为________，其存在的最高温度是________；答案 (1)CuSO4·H2OCuSO4·5H2OCuSO4·(5－n)H2O＋nH2O250 18n0．80g0.80g－0.57g＝0.23g可列式：＝，求得n≈4,200℃时产物为CuSO4·H2O晶体。(2)CuSO4CuO＋SO3↑ CuSO4·5H2O 102℃解析 (1)分析CuSO4·5H2O受热脱水过程的热重曲线可知，200℃时和113℃时的产物相同，可根据113℃时样品质量确定脱水产物，设113℃时产物为CuSO4·(5－n)H2O，则有CuSO4·5H2OCuSO4·(5－n)H2O＋nH2O250 18n0．80g0.80g－0.57g＝0.23g可列式：＝，求得n≈4,200℃时产物为CuSO4·H2O晶体。(2)根据灼烧产物是黑色粉末可知分解生成CuO，则具有氧化性的另一产物为SO3，所以灼烧时反应方程式为CuSO4CuO＋SO3↑，CuO溶于稀硫酸得CuSO4溶液，结晶时又生成CuSO4·5H2O，由脱水过程的热重曲线可知其存在的最高温度为21\n102℃。题组二 实验数据的合理组合3．现有一份CuO和Cu2O的混合物，用H2还原法测定其中的CuO质量xg，实验中可以测定以下数据：①W：混合物的质量(g)、②W(H2O)：生成水的质量(g)、③W(Cu)：生成Cu的质量(g)、④V(H2)：标准状况下消耗H2的体积(L)。(已知摩尔质量：Cu：64g·mol－1、CuO：80g·mol－1、Cu2O：144g·mol－1、H2O：18g·mol－1)(1)为了计算x至少需要测定上述4个数据中的________个，这几个数据的组合共有________种。请将这些组合一一填入下列空格中。说明：①选用W、W(H2O)、W(Cu)、V(H2)表示，不必列出具体算式。②每个空格中填一种组合，有几种组合就填几种，不必填满。(2)从上述组合中选出一个含W的求x的计算式：_____________________________。(3)以上数据组合中易于取得的一组是________________________。答案 (1)2 5W、W(H2O)W、W(Cu)W、V(H2)W(H2O)、W(Cu)W(Cu)、V(H2)(2)可从以下三组中任选一组①＋＝ ②＋＝③＋＝ (3)W和W(Cu)解析 本题是考查学生根据实验试题的要求，设计实验方案的能力及数据处理能力，而且本题是数学知识与化学结合的一个题目。本题想解决的是CuO和Cu2O二元混合物的质量组成，要通过列二元一次方程组的方法求解，所以需要获得两个数据。将题中所给数据进行排列组合，有下列6种组合。W、W(H2O)W、W(Cu)W、V(H2)W(H2O)、W(Cu)W(H2O)、V(H2)W(Cu)、V(H2)在6种组合中不难看出V(H2)、W(H2O)一组不能成立，因为这一组仅与氧元素有关而与铜元素无关，不能形成两个有效的二元一次方程，无法求出CuO和Cu2O的量，所以实际只有5组数据组合是合理的。但在这5种组合中，结合氢气要过量的特点，W(H2)这一数据在获得上有一定的困难。测W(H2O)易受空气中的水及CO221\n的干扰，并且装置复杂，数据合理，但不简易。W及W(Cu)在获取上是最容易且可靠的。4．在0℃、1.01×105Pa时进行下列实验：甲、乙、丙三位同学各取30.0mL同浓度的盐酸，加入等量同组成镁铝合金粉末，测定产生气体的体积，有关数据列表如下：实验序号甲乙丙合金质量(mg)510765918气体体积(mL)560672672试求：(1)盐酸的物质的量浓度是多少？(2)合金中各成分的质量分数。答案 (1)2.0mol·L－1(2)Mg的质量分数47.1%，Al的质量分数52.9%解析 依据表格数据可知，甲同学实验盐酸过量。乙、丙实验中合金过量，盐酸完全反应。(1)按乙、丙中产生氢气的体积计算n(HCl)2HCl ～ H2n(HCl)＝2×＝0.06molc(HCl)＝＝2.0mol·L－1(2)甲中盐酸过量，合金完全反应用甲组数据计算：n(H2)＝＝0.025mol设合金中Mg、Al的物质的量分别为x、yMg～H2 Al～H2xxyy，解得w(Mg)＝×100%＝47.1%w(Al)＝×100%＝52.9%题组三 实验数据的综合分析5．(2022·江苏，21B)对硝基甲苯是医药、染料等工业的一种重要有机中间体，它常以浓硝酸为硝化剂，浓硫酸为催化剂，通过甲苯的硝化反应制备。21\n一种新的制备对硝基甲苯的实验方法：以发烟硝酸为硝化剂，固体NaHSO4为催化剂(可循环使用)，在CCl4溶液中加入乙酸酐(有脱水作用),45℃反应1h。反应结束后，过滤，滤液分别用5%NaHCO3溶液、水洗至中性，再经分离提纯得到对硝基甲苯。(1)上述实验中过滤的目的是__________________。(2)滤液在分液漏斗中洗涤静置后，有机层处于__________层(填“上”或“下”)；放液时，若发现液体流不下来，其可能原因除分液漏斗活塞堵塞外，还有________。(3)下表给出了催化剂种类及用量对甲苯硝化反应影响的实验结果。催化剂硝化产物中各种异构体质量分数(%)总产率(%)对硝基甲苯邻硝基甲苯间硝基甲苯浓H2SO41.035.660.24.298.01.236.559.54.099.8NaHSO40.1544.655.10.398.90.2546.352.80.999.90.3247.951.80.399.90.3645.254.20.699.9①NaHSO4催化制备对硝基甲苯时，催化剂与甲苯的最佳物质的量之比为____________。②由甲苯硝化得到的各种产物的含量可知，甲苯硝化反应的特点是_______________________________________________________________________。③与浓硫酸催化甲苯硝化相比，NaHSO4催化甲苯硝化的优点有________________、__________________。答案 (1)回收NaHSO4(2)下 分液漏斗上口塞子未打开(或塞上的凹槽或小孔未对准漏斗口上的小孔) (3)①0.32 ②甲苯硝化主要得到对硝基甲苯和邻硝基甲苯 ③在硝化产物中对硝基甲苯比例提高 催化剂用量少且能循环使用解析 本题主要考察的是物质的性质和制备，同时考查了数据的处理与分析能力，能够迅速在表中提取到有用信息，利用信息解决有关问题的能力。(1)NaHSO4在该反应中作为催化剂，因此反应后过滤的目的是为了回收NaHSO4。(2)该反应是以CCl4作为有机溶剂，CCl421\n的密度比水大，故有机层在下层；分液漏斗里的液体放不下来，除了分液漏斗堵塞外，还有可能是分液漏斗上口活塞未打开或塞上的凹槽或小孔未对准漏斗口上的小孔。(3)①从题给数据分析，当催化剂与甲苯的比例为0.32时，总产率最高且对硝基甲苯的含量最高；②从题给数据可以看出，无论以何种比例反应，产物中的主要成分主要是对硝基甲苯和邻硝基甲苯；③用NaHSO4作催化剂的优点是在硝化物中对硝基甲苯的比例提高，同时催化剂用量少且能循环使用。6．某合作小组同学将铜片加入稀硝酸，发现开始时反应非常慢，一段时间后反应速率明显加快。该小组通过实验探究其原因。(1)该反应的离子方程式为_______________________________________________。(2)提出合理假设，该实验中反应速率明显加快的原因可能是________。A．反应放热导致温度升高B．压强增大C．生成物的催化作用D．反应物接触面积增大(3)初步探究，测定反应过程中不同时间溶液的温度，结果如下表：时间/min05101520253550607080温度/℃25262626262626.527272727结合实验目的和表中数据，你得出的结论是__________________________________。(4)进一步探究：查阅文献了解到化学反应的产物(含中间产物)可能对反应有催化作用。请完成以下实验设计表并将实验目的补充完整：实验编号铜片质量/g0.1mol·L－1的硝酸体积/mL硝酸铜晶体/g亚硝酸钠晶体/g实验目的①520实验①和②探究________的影响；实验①和③探究NO的影响。②0.5③0.5答案 (1)3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O(2)AC (3)温度不是导致反应速率明显加快的主要原因(4)实验编号铜片质量/g0.1mol·L－1的硝酸体积/mL硝酸铜晶体/g亚硝酸钠晶体/g实验目的①00②520021\n③5200Cu2＋解析 (1)稀硝酸氧化铜时，本身的还原产物为NO。(2)铜与稀硝酸的反应是放热反应，反应液的温度不断升高，温度可能是影响反应速率的因素；反应生成的Cu2＋也可能对反应起催化作用。(3)表中数据说明，随着反应的进行，溶液的温度变化不明显，所以温度不是导致反应速率明显加快的主要原因。(4)实验②加入了硝酸铜晶体，对比实验①可知实验目的是探究Cu2＋对反应速率的影响。实验①和实验③是探究亚硝酸根离子对反应速率的影响，则两个实验中加入铜和硝酸的量应该相同，不同之处是实验①不加亚硝酸钠，实验③中加入亚硝酸钠。 定量化学实验数据的加工处理策略实验所得的数据，可分为有用、有效数据，正确、合理数据，错误、无效数据，及无用、多余数据等。能从大量的实验数据中找出有用、有效、正确、合理的数据是实验数据分析处理题的一个重要能力考查点，也是近年来命题变化的一个重要方向。对实验数据筛选的一般方法和思路为“五看”：一看数据是否符合测量仪器的精度特点，如用托盘天平测得的质量的精度为0.1g，若精度值超过了这个范围，说明所得数据是无效的；二看数据是否在误差允许范围内，若所得的数据明显超出误差允许范围，要舍去；三看反应是否完全，是否是过量反应物作用下所得的数据，只有完全反应时所得的数据，才能进行有效处理和应用；四看所得数据的测试环境是否一致，特别是气体体积数据，只有在温度、压强一致的情况下才能进行比较、运算；五看数据测量过程是否规范、合理，错误和违反测量规则的数据需要舍去。(1)表格型题的解题要点在于通过审题，获取有用信息，然后对表格中数据进行比较分析，依据物质的性质、变化规律进行解答。(2)直角坐标系题的解题要点在于解题时要求学生首先弄清楚自变量和因变量到底是什么，注意理解起点、终点、转折点的含义。然后根据所学知识分析概念、图像、数值三者之间的关系。1．三草酸合铁酸钾晶体(K3[Fe(C2O4)3]·xH2O)是一种光敏材料，在110℃可完全失去结晶水。为测定该晶体中铁的含量和结晶水的含量，某实验小组做了如下实验：(1)铁含量的测定21\n步骤一：称量5.00g三草酸合铁酸钾晶体，配制成250mL溶液。步骤二：取所配溶液25.00mL于锥形瓶中，加稀H2SO4酸化，滴加KMnO4溶液至草酸根恰好全部被氧化成二氧化碳，同时，MnO被还原成Mn2＋。向反应后的溶液中加入一小匙锌粉，加热至黄色刚好消失，过滤，洗涤，将过滤及洗涤所得溶液收集到锥形瓶中，此时，溶液仍呈酸性。步骤三：用0.010mol·L－1KMnO4溶液滴定步骤二所得溶液至终点，消耗KMnO4溶液20.02mL，滴定中MnO被还原成Mn2＋。重复步骤二、步骤三操作，滴定消耗0.010mol·L－1KMnO4溶液19.98mL。请回答下列问题：①配制三草酸合铁酸钾溶液的操作步骤依次是称量、______、转移、洗涤并转移、________、摇匀。②步骤二中加入锌粉的目的是________________。③写出步骤三中发生反应的离子方程式：____________。④实验测得该晶体中铁的质量分数为________。(2)结晶水的测定将坩埚洗净，烘干至恒重，记录质量；在坩埚中加入研细的三草酸合铁酸钾晶体，称量并记录质量；加热至110℃，恒温一段时间，置于空气中冷却，称量并记录质量；计算结晶水含量。请纠正实验过程中的两处错误：________；__________。答案 (1)①溶解 定容②将Fe3＋还原成Fe2＋，使Fe2＋在步骤三中与KMnO4发生氧化还原反应③5Fe2＋＋MnO＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O④11.2%(2)将固体置于干燥器中冷却 应将两次加热后固体质量的称量结果不超过0.1g后，再计算结晶水含量解析 (1)①配制一定浓度溶液的步骤为称量、溶解、转移、洗涤、定容、摇匀。②从信息中看出，Zn与Fe3＋发生反应：Zn＋2Fe3＋===2Fe2＋＋Zn2＋，且生成的Fe2＋具有还原性，能与MnO发生氧化还原反应，而Fe3＋不能与MnO反应，无法达到实验目的。③Fe2＋氧化成Fe3＋，MnO还原成Mn2＋，且溶液呈酸性，可书写离子方程式为5Fe2＋＋MnO＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O。④KMnO4溶液体积为＝20.00mL，则5.00g样品中Fe消耗的KMnO4溶液体积为20.00mL×10＝200.0mL，根据关系式：5Fe2＋ ～ MnO21\n5mol 1molx 0.010mol·L－1×0.2L可得x＝0.01mol，则铁的质量分数为×100%＝11.2%。(2)借用硫酸铜晶体中结晶水含量的测定方法，可知其中明显的两处错误为热固体须在干燥器中冷却，以防止固体吸收空气中的水蒸气；称量固体时应两次加热称量的固体质量不超过0.1g时，才能确定该晶体已完全失去结晶水。2．某课外活动小组设计了以下实验方案验证Ag与浓HNO3反应的过程中可能产生NO。其实验流程图如下：(1)测定硝酸的物质的量反应结束后，从如图B装置中所得100mL溶液中取出25.00mL溶液，用0.1mol·L－1的NaOH溶液滴定，用酚酞作指示剂，滴定前后的滴定管中液面的位置如右上图所示。在B容器中生成硝酸的物质的量为__________，则Ag与浓硝酸反应过程中生成的NO2的物质的量为____________。(2)测定NO的体积①从上图所示的装置中，你认为应选用________装置进行Ag与浓硝酸反应实验，选用的理由是______________________________________________________。②选用上图所示仪器组合一套可用来测定生成NO体积的装置，其合理的连接顺序是__________________(填各导管口编号)。③在读取量筒内液体体积之前，应进行的操作____________________________。(3)气体成分分析若实验测得NO的体积为112.0mL(已折算到标准状况)，则Ag与浓硝酸反应的过程中________(填“有”或“没有”)NO产生，作此判断的依据是________________。答案 (1)0.008mol 0.012mol(2)①A 因为A装置可以通入N2将装置中的空气排尽，防止NO被空气中O221\n氧化 ②123547 ③等液体冷却到室温，并使集气瓶和量筒内液面相平(3)有 因为NO2与水反应生成的NO的体积小于收集到的NO的体积(89.6<112.0)解析 本题根据Ag和浓HNO3反应原理，考查了酸碱中和滴定及气体成分的分析方法。(1)根据图示消耗NaOH溶液的体积为20.00mL，n(HNO3)＝20.00×10－3L×0.1mol·L－1×4＝0.008mol。n(NO2)＝×3＝0.012mol。(2)装置A可以利用N2排尽装置内的气体，防止NO被氧化，所以选用装置A。其装置顺序为A→B→C→E，为了减少误差，在读取NO体积时，一是要冷却到室温；二是量筒内液面应和集气瓶内液面相平。(3)根据3NO2＋H2O===2HNO3＋NO0．012mol0.004molV(NO)＝0.004mol×22.4L·mol－1＝0.0896L<0.112L，所以有NO产生。3．过氧化氢是重要的氧化剂和还原剂，常用于消毒、杀菌、漂白等。某化学兴趣小组同学围绕着过氧化氢开展了调查研究与实验。Ⅰ.调查(1)通过查阅资料，发现过氧化氢的沸点为152.1℃，而相对分子质量相同的硫化氢的沸点为－60.4℃，造成两者沸点差异大的主要原因是_______________________。(2)资料显示，制备过氧化氢目前最常用的是乙基蒽醌法，其主要过程可以用下图表示，写出此过程的总反应方程式__________________________________________。Ⅱ.不稳定性实验研究(3)为了探究温度、催化剂等外界条件对H2O2的分解速率的影响，某兴趣小组同学设计了如下三组实验，部分实验数据已经填在下面表中。实验编号T/℃H2O2初始浓度/mol·L－1FeCl3初始浓度/mol·L－1Ⅰ201.0Ⅱ501.00Ⅲ500.1①实验Ⅰ、Ⅱ研究温度对分解速率的影响，则实验Ⅰ中FeCl321\n初始浓度应为________mol·L－1，实验Ⅱ，Ⅲ研究催化剂对分解速率的影响，则实验Ⅲ中H2O2初始浓度应为________mol·L－1。②三组实验中分解速率最快的是____________(填编号)。Ⅲ.过氧化氢含量的实验测定兴趣小组同学用0.1000mol·L－1酸性高锰酸钾标准溶液滴定试样中过氧化氢的含量，反应原理为2MnO＋5H2O2＋6H＋===2Mn2＋＋8H2O＋5O2。(4)滴定到达终点的现象是__________________________________________。(5)用移液管吸取25.00mL试样置于锥形瓶中，重复滴定四次，每次消耗的KMnO4标准溶液体积如下表所示：第一次第二次第三次第四次体积(mL)17.1018.1018.0017.90计算试样中过氧化氢的浓度为__________mol·L－1。(6)若滴定前尖嘴中有气泡，滴定后消失，则测定结果__________(填“偏低”、“偏高”或“不变”)。答案 (1)过氧化氢分子间可以形成分子间氢键，而H2S不能形成氢键(2)H2＋O2H2O2(3)①0 1.0 ②Ⅲ(4)锥形瓶内溶液颜色恰好由无色变为浅紫色，且30秒内溶液不褪色(5)0.1800 (6)偏高解析 (1)分子晶体熔沸点影响因素包括范德华力和氢键。(2)图示中参与反应的物质是H2和O2，产物是H2O2。(3)实验Ⅰ，Ⅱ研究温度对分解速率的影响，所以FeCl3初始浓度要保持不变；实验Ⅱ，Ⅲ研究催化剂对分解速率的影响，则H2O2初始浓度要一致，实验Ⅲ中温度高、有催化剂，所以反应速率最快。(4)最初滴加时KMnO4和H2O2反应，溶液为无色，当H2O2恰好反应完，再滴加KMnO4溶液将显示KMnO4溶液的颜色，此时达到滴定终点。(5)第一次测量数据和其他几次差别较大，为错误数据，应舍掉，故消耗KMnO4溶液的体积为18.00mL，c(H2O2)＝18.00mL×10－3×0.1000mol·L－1×5/2÷(25.00mL×10－3)＝0.1800mol·L－1。(6)滴定前尖嘴中有气泡，滴定后消失，气泡所占体积被KMnO4溶液填充，相当于KMnO4溶液有损失，故测定结果偏高。4．某同学设计如图所示装置分别进行探究实验(夹持装置已略去)，请回答下列问题：21\n实验药品制取气体量气管中液体ⅠCu、稀HNO3NOH2OⅡNaOH(s)、浓氨水NH3Ⅲ电石、饱和NaCl溶液C2H2H2OⅣ镁铝合金、NaOH溶液H2H2O(1)如何检验如图所示装置的气密性：____________________________________。(2)该同学认为实验Ⅰ可通过收集并测量NO气体的体积来探究铜样品的纯度，你认为是否可行？__________(填“可行”或“不可行”)，原因是__________________。(3)实验Ⅲ烧瓶中发生反应的化学方程式是__________________________________，打开开关K，产生的气体经验纯后点燃，现象是______________________________。(4)实验Ⅱ中量气管中的液体最好是________(填字母编号，下同)。a．浓NaOH溶液b．氨水c．煤油d．饱和氯化铵溶液该实验剩余的NH3需吸收处理。以下各种尾气吸收装置中，适合于吸收NH3，而且能防止倒吸的有____________。(5)本实验应对量气管多次读数，读数时应注意：①将实验装置恢复到室温，②__________________。③视线与凹液面最低处相平。21\n(6)实验Ⅳ获得以下数据(所有气体体积均已换算成标准状况，忽略滴入液体体积对气体体积的影响)：编号镁铝合金质量量气管第一次读数量气管第二次读数①1.0g350.0mL13.7mL②1.0g350.0mL25.0mL③1.0g350.0mL14.3mL根据上述数据，可计算出镁铝合金中铝的质量分数为__________。答案 (1)关闭分液漏斗的旋塞和开关K，向量气管中注入水，使量气管内的水面高于左边容器内的水面，静置，若水面不发生变化，则气密性良好(2)不可行 NO会与装置中的空气反应，生成的NO2溶于水，使测得的NO气体体积不准(3)CaC2＋2H2O―→Ca(OH)2＋C2H2↑ 火焰明亮并伴有浓烈的黑烟(4)c ACDF(5)使量气管与干燥管两端液面相平(6)27.0%解析 (3)电石与水反应生成乙炔，乙炔中含碳量较高，燃烧时火焰明亮并伴有浓烈的黑烟。(4)氨气易溶于水，所以量气管中的液体应不能和氨气反应，故应选择煤油。氨气的密度小于空气的密度，所以选择A、C、D、F。(6)根据三次实验，可求得第二次读数的平均数为17.7mL，则生成气体的体积为332.3mL，根据反应方程式可计算铝的质量为0.27g，则镁铝合金中铝的质量分数为27.0%。5．将1.000gFeC2O4·2H2O固体样品放在热重分析仪中进行热重分析，测得其热重分析曲线(样品质量随温度变化的曲线)如下图所示：已知：①草酸盐受热分解易放出碳的氧化物。②500℃之前，该热重分析仪的样品池处于Ar气气氛中，500℃时起，样品池与大气相通。完成下列填空：(1)300℃时是样品脱水的过程，试确定350℃时样品是否脱水完全________(填“是”或“否”)，判断的理由是____________________(要求写出推算过程)。21\n(2)400℃时发生变化的化学方程式是_____________________________________。(3)将600℃时样品池中残留的固体隔绝空气冷却至室温，再向该固体中加入一定量的稀盐酸刚好完全溶解，用pH试纸测得所得溶液的pH＝3，其原因是________________________________________________________________________(用离子方程式回答)。向该溶液中滴加适量NaOH溶液，生成红褐色沉淀，测得此时溶液中铁元素的离子浓度为4.0×10－11mol·L－1，则此时溶液的pH＝__________(已知：Ksp[Fe(OH)2]＝8.0×10－16，Ksp[Fe(OH)3]＝4.0×10－38)。(4)将1500℃时样品池中残留的固体隔绝空气冷却后，用稀盐酸溶解得一棕黄色溶液。取少量该溶液滴加KSCN，溶液显血红色；另取少量该溶液滴加K3[Fe(CN)6](铁氰化钾)溶液，产生特征蓝色沉淀。试写出图中1400℃时发生反应的化学方程式_______________________________________________________________________，产生特征蓝色沉淀的离子反应方程式____________________________________。答案 (1)是推算过程：FeC2O4·2H2OFeC2O4·(2－n)H2O＋nH2O18018n1．000g(1.000－0.800)g 所以n＝2(其他合理计算方式也可)(2)FeC2O4FeO＋CO↑＋CO2↑(3)Fe3＋＋3H2OFe(OH)3＋3H＋ 5(4)6Fe2O34Fe3O4＋O2↑3Fe2＋＋2[Fe(CN)6]3－===Fe3[Fe(CN)6]2↓21
