(2016年高考化学一轮复习知识梳理+题组训练)103定量实验分析型实验题

-1-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。量气装置的设计：下列装置中，A是常规的量气装置，B、C、D是改进后的装置。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](2014·北京理综，27)碳、硫的含量影响钢铁性能，碳、硫含量的一种测定方法是将钢样中碳、硫转化为气体，再用测碳、测硫装置进行测定。(1)采用装置A，在高温下将x克钢样中碳、硫转化为CO2、SO2。①气体a的成分是________________。②若钢样中硫以FeS形式存在，A中反应：3FeS＋5O2=====高温1________＋3________。(2)将气体a通入测硫装置中(如右图)，采用滴定法测定硫的含量。-2-①H2O2氧化SO2的化学方程式________________________________________________________________________________________________________________________________________________。②用NaOH溶液滴定生成的H2SO4，消耗zmLNaOH溶液，若消耗1mLNaOH溶液相当于硫的质量为y克，则该钢样中硫的质量分数：________。(3)将气体a通入测碳装置中(如下图)，采用重量法测定碳的含量。①气体a通过B和C的目的是__________________________________________。②计算钢样中碳的质量分数，应测量的数据是________________________________________________________________________________________________________。解析(1)①钢样(含有铁、碳、硫)在高温下与O2反应，除生成CO2、SO2外，还有剩余的O2，故气体a中含有CO2、SO2、O2。②该反应中，S元素由－2价被氧化为＋4价，即生成SO2，再结合元素守恒及元素的化合价升降总数相等，配平该反应方程式：3FeS＋5O2=====高温Fe3O4＋3SO2。(2)①H2O2具有强氧化性，SO2具有强还原性，二者发生氧化还原反应生成H2SO4，化学方程式为H2O2＋SO2===H2SO4。②消耗1mLNaOH溶液相当于硫的质量为yg，则消耗zmLNaOH溶液相当于硫的质量为yzg，那么钢样中硫的质量分数为yzgxg＝yzx。(3)①装置B中活性MnO2将SO2氧化。装置C中K2Cr2O7­浓H2SO4具有强氧化性，用于吸收气体a中的SO2，防止SO2进入CO2吸收瓶，影响实验结果。②实验中应测定实验前后CO2吸收瓶的质量变化，从而确定CO2的质量，继而求出钢样中碳的质量分数。答案(1)①SO2、CO2、O2②Fe3O4SO2(2)①H2O2＋SO2===H2SO4②yzx(3)①排除SO2对CO2测定的干扰②CO2吸收瓶吸收CO2前、后的质量1．(2014·重庆理综，9)中华人民共和国国家标准(GB2760­2011)规定葡萄酒中SO2最大使用量为0.25g·L－1。某兴趣小组用题图1装置(夹持装置略)收集某葡萄酒中SO2，并对其含量进-3-行测定。(1)仪器A的名称是______________，水通入A的进口为________。(2)B中加入300.00mL葡萄酒和适量盐酸，加热使SO2全部逸出并与C中H2O2完全反应，其化学方程式为________________________________。(3)除去C中过量的H2O2，然后用0.0900mol·L－1NaOH标准溶液进行滴定，滴定前排气泡时，应选择题图2中的________；若滴定终点时溶液的pH＝8.8，则选择的指示剂为________；若用50mL滴定管进行实验，当滴定管中的液面在刻度“10”处，则管内液体的体积(填序号)________(①＝10mL，②＝40mL，③10mL，④40mL)。(4)滴定至终点时，消耗NaOH溶液25.00mL，该葡萄酒中SO2含量为________g·L－1。(5)该测定结果比实际值偏高，分析原因并利用现有装置提出改进措施________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案(1)冷凝管(或冷凝器)b(2)SO2＋H2O2===H2SO4(3)③酚酞④(4)0.24(5)原因：盐酸的挥发；改进措施：用不挥发的强酸如硫酸代替盐酸，或用蒸馏水代替葡萄酒进行对比实验，扣除盐酸挥发的影响解析(1)A仪器的名称为冷凝管或冷凝器；为使冷却效果好，应将冷却水从处于低处的b口通入。(2)SO2具有强还原性，H2O2具有强氧化性，二者发生氧化还原反应：SO2＋H2O2===H2SO4。(3)NaOH盛装在碱式滴定管中，应将橡皮管向上弯曲排出气泡，故选③。滴定至终点时溶液的pH＝8.8，在酚酞的变色范围内，故可选用酚酞作指示剂。液面在10mL时滴定管中有刻度的-4-液体为40mL，因滴定管的下端有一段无刻度，故管内液体的体积大于40mL。(4)SO2与NaOH存在如下关系：SO2～H2SO4～2NaOH64g2molm(SO2)0.0900mol·L－1×0.025L解得：m(SO2)＝64g×0.0900mol·L－1×0.025L2mol＝0.072g，故葡萄酒中SO2的含量为0.072g0.3L＝0.24g·L－1。(5)盐酸为挥发性酸，挥发出的HCl消耗NaOH，使测量值偏大。可以用难挥发的稀硫酸代替盐酸进行该实验。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。[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－1的NaOH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：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-5-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)EDG(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)。(2)①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与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…123(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-6-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][2012·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：S2O2－8＋2I－===2SO2－4＋I2(慢)I2＋2S2O2－3===2I－＋S4O2－6(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，S2O2－3与S2O2－8初始的物质的量需满足的关系为n(S2O2－3)∶n(S2O2－8)________________。(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/mLK2S2O8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(S2O2－8)～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(S2O2－8)～t的变化曲线示意图(进行相应的标注)。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