2021高考化學(xué)魯科版一輪復(fù)習(xí)教師用書第十章第6課時(shí)　定量分析型綜合實(shí)驗(yàn)Word版含解析【高考】

第6課時(shí)定量分析型綜合實(shí)驗(yàn)[課型標(biāo)簽:實(shí)驗(yàn)課提能課]考點(diǎn)一物質(zhì)含量的測定1.含量測定對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)篩選的一般方法和思路(1)一看數(shù)據(jù)是否符合測量儀器的精度特點(diǎn),如用托盤天平測得的質(zhì)量的精確度為0.1g,若數(shù)值超過了這個(gè)范圍,說明所得數(shù)據(jù)是無效的。(2)二看數(shù)據(jù)是否在誤差允許范圍內(nèi),若所得的數(shù)據(jù)明顯超出誤差允許范圍,要舍去。(3)三看反應(yīng)是否完全,是否是過量反應(yīng)物作用下所得的數(shù)據(jù),只有完全反應(yīng)時(shí)所得的數(shù)據(jù),才能進(jìn)行有效處理和應(yīng)用。(4)四看所得數(shù)據(jù)的測量環(huán)境是否一致,特別是氣體體積數(shù)據(jù),只有在溫度、壓強(qiáng)一致的情況下才能進(jìn)行比較、運(yùn)算。(5)五看數(shù)據(jù)測量過程是否規(guī)范、合理,錯(cuò)誤和違反測量規(guī)則的數(shù)據(jù)需要舍去。2.物質(zhì)組成的定量測定中數(shù)據(jù)測定的常用方法(1)沉淀法先將某種成分轉(zhuǎn)化為沉淀,然后稱量純凈、干燥的沉淀的質(zhì)量,再進(jìn)行相關(guān)計(jì)算。(2)測氣體體積法對于產(chǎn)生氣體的反應(yīng),可以通過測定氣體體積的方法測定樣品純度。量氣裝置的設(shè)計(jì):下列裝置中,A是常規(guī)的量氣裝置,B、C、D是改進(jìn)后的量氣裝置。(3)測氣體質(zhì)量法將生成的氣體通入足量的吸收劑中,通過稱量實(shí)驗(yàn)前后吸收劑的質(zhì)量,求得所吸收氣體的質(zhì)量,然后進(jìn)行相關(guān)計(jì)算。(4)滴定法利用滴定操作原理,通過酸堿中和滴定、沉淀滴定和氧化還原滴定等獲得相應(yīng)數(shù)據(jù)后再進(jìn)行相關(guān)計(jì)算。(5)熱重法只要物質(zhì)受熱時(shí)發(fā)生質(zhì)量變化,都可以用熱重法來研究物質(zhì)的組成。熱重法是在控制溫度的條件下,測量物質(zhì)的質(zhì)量與溫度關(guān)系的方法。通過分析熱重曲線,我們可以知道樣品及其可能產(chǎn)生的中間產(chǎn)物的組成、熱穩(wěn)定性、熱分解情況及生成產(chǎn)物等與質(zhì)量相聯(lián)系的信息。3.“關(guān)系式法”在定量測定實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用“關(guān)系式法”是表示兩種或多種物質(zhì)之間“物質(zhì)的量”關(guān)系的一種簡化式子。在多步反應(yīng)中,它可以把始態(tài)的反應(yīng)物與終態(tài)的生成物之間“物質(zhì)的量”的關(guān)系表示出來,把多步計(jì)算簡化成一步完成。正確提取關(guān)系式是用關(guān)系式法解題的關(guān)鍵。其解題流程分以下三步:第一步:寫出題中各步發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式。第二步:根據(jù)化學(xué)方程式,找出作為中介的物質(zhì),并確定最初反應(yīng)物、中介物質(zhì)、最終生成物之間物質(zhì)的量的關(guān)系。第三步:根據(jù)已知條件及關(guān)系式列出比例式進(jìn)行計(jì)算求解。4.定量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理如何用好、選好數(shù)據(jù),是解決化學(xué)定量實(shí)驗(yàn)題的關(guān)鍵所在。解決化學(xué)定量實(shí)驗(yàn)題的一般方法為比較數(shù)據(jù)、轉(zhuǎn)變物質(zhì)、分析利弊、確定方案。(1)對數(shù)據(jù)進(jìn)行比較是解決問題的突破口,注意比較數(shù)據(jù)的交點(diǎn)與重合區(qū)。(2)轉(zhuǎn)變物質(zhì)則是實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)的重要途徑,在一些物質(zhì)提純與制備的問題中,往往會(huì)提供一些物質(zhì)沉淀的pH范圍、物質(zhì)的沸點(diǎn)、密度、溶解性等呈現(xiàn)物質(zhì)物理性質(zhì)的數(shù)據(jù)。(3)在實(shí)際生產(chǎn)、生活中,除了涉及是否能夠通過相應(yīng)反應(yīng)來實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)外,還涉及經(jīng)濟(jì)效益的問題,在原理、環(huán)保等沒有大的差異時(shí),選擇廉價(jià)原料完成相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)成為首選。[典例](2019·北京卷)化學(xué)小組用如下方法測定經(jīng)處理后的廢水中苯酚的含量(廢水中不含干擾測定的物質(zhì))。Ⅰ.用已準(zhǔn)確稱量的KBrO3固體配制一定體積的amol·L-1KBrO3標(biāo)準(zhǔn)溶液;Ⅱ.取V1mL上述溶液,加入過量KBr,加H2SO4酸化,溶液顏色呈棕黃色;Ⅲ.向Ⅱ所得溶液中加入V2mL廢水;Ⅳ.向Ⅲ中加入過量KI;Ⅴ.用bmol·L-1Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定Ⅳ中溶液至淺黃色時(shí),滴加2滴淀粉溶液,繼續(xù)滴定至終點(diǎn),共消耗Na2S2O3溶液V3mL。已知:I2+2Na2S2O32NaI+Na2S4O6Na2S2O3和Na2S4O6溶液顏色均為無色(1)Ⅰ中配制溶液用到的玻璃儀器有燒杯、玻璃棒、膠頭滴管和。

(2)Ⅱ中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是

。

(3)Ⅲ中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是

。

(4)Ⅳ中加KI前,溶液顏色須為黃色,原因是。

(5)KI與KBrO3物質(zhì)的量關(guān)系為n(KI)≥6n(KBrO3)時(shí),KI一定過量,理由是

。

(6)Ⅴ中滴定至終點(diǎn)的現(xiàn)象是。

(7)廢水中苯酚的含量為g·L-1(苯酚摩爾質(zhì)量:94g·mol-1)。

(8)由于Br2具有性質(zhì),Ⅱ～Ⅳ中反應(yīng)須在密閉容器中進(jìn)行,否則會(huì)造成測定結(jié)果偏高。

解析:(1)配制溶液所需的玻璃儀器有燒杯、量筒、玻璃棒、膠頭滴管和一定規(guī)格的容量瓶。(2)KBrO3溶液中加入KBr和H2SO4,溶液顏色呈棕黃色,說明生成Br2,該離子方程式為BrQUOTE+5Br-+6H+3Br2+3H2O。(3)苯酚和溴水反應(yīng)得到白色沉淀2,4,6三溴苯酚,化學(xué)方程式為+3Br2↓+3HBr。(4)該測量過程是利用一定量的溴分別與苯酚和KI反應(yīng),部分溴與KI反應(yīng)生成的I2可利用氧化還原滴定法測量,進(jìn)而計(jì)算出與KI反應(yīng)的溴的消耗量,將一定量溴減去與KI反應(yīng)的溴的消耗量,可得與苯酚反應(yīng)的溴的消耗量,Ⅲ中反應(yīng)結(jié)束時(shí),若溶液顯黃色說明Br2過量,苯酚完全反應(yīng)。(5)Ⅱ中反應(yīng)為KBrO3+5KBr+3H2SO43K2SO4+3Br2+3H2O,Ⅳ中反應(yīng)為Br2+2KII2+2KBr,反應(yīng)物用量存在關(guān)系:KBrO3～3Br2～6KI,若無苯酚時(shí),消耗KI物質(zhì)的量是KBrO3物質(zhì)的量的6倍,有苯酚消耗Br2,所以當(dāng)n(KI)≥n(KBrO3)時(shí),KI一定過量;因而當(dāng)n(KI)≥6n(KBrO3),KI一定過量。(6)Ⅴ中含碘的溶液內(nèi)加入淀粉,溶液顯藍(lán)色,滴入Na2S2O3溶液,溶液藍(lán)色恰好消失時(shí),滴定至終點(diǎn)。(7)n(BrQUOTE)=aV1×10-3mol,根據(jù)反應(yīng)BrQUOTE+5Br-+6H+3Br2+3H2O可知n(Br2)=3aV1×10-3mol,溴分別與苯酚和KI反應(yīng),先計(jì)算由KI消耗的溴的量,設(shè)為n1(Br2),根據(jù)I2+2Na2S2O32NaI+Na2S4O6,Br2+2I-I2+2Br-,可得Br2～2Na2S2O3,n(Na2S2O3)=bV3×10-3mol,n1(Br2)=QUOTEbV3×10-3mol,再計(jì)算由苯酚消耗的溴的量,設(shè)為n2(Br2)=n(Br2)-n1(Br2)=(3aV1-QUOTEbV3)×10-3mol,苯酚與溴水反應(yīng)的計(jì)量數(shù)關(guān)系為3Br2～C6H5OH,n(C6H5OH)=QUOTEn2(Br2)=(aV1-QUOTEbV3)×10-3mol,廢水中苯酚的含量為QUOTE=QUOTEg·L-1。(8)Ⅱ中生成的溴須被苯酚和KI完全反應(yīng)掉,而溴有揮發(fā)性,反應(yīng)時(shí)須在密閉容器中進(jìn)行。答案:(1)容量瓶(量筒)(2)BrQUOTE+5Br-+6H+3Br2+3H2O(3)+3Br2↓+3HBr(4)Br2過量,保證苯酚完全反應(yīng)(5)反應(yīng)物用量存在關(guān)系:KBrO3～3Br2～6KI,若無苯酚時(shí),消耗KI物質(zhì)的量是KBrO3物質(zhì)的量的6倍,因有苯酚消耗Br2,所以當(dāng)n(KI)≥6n(KBrO3)時(shí),KI一定過量(6)溶液藍(lán)色恰好消失(7)QUOTE(8)易揮發(fā)[解題模板][對點(diǎn)精練]蒸餾碘滴定法可測量中藥材中二氧化硫是否超標(biāo)(亞硫酸鹽折算成二氧化硫)。原理是利用如圖裝置將亞硫酸鹽轉(zhuǎn)化為SO2,然后通過碘標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定吸收液。實(shí)驗(yàn)步驟如下:Ⅰ.SO2含量的測定燒瓶A中加中藥粉10g,加蒸餾水300mL;錐形瓶中加蒸餾水125mL和淀粉溶液1mL作為吸收液;打開冷凝水,通氮?dú)?滴入鹽酸10mL;加熱燒瓶A并保持微沸約3min后,用0.01000mol/L碘標(biāo)準(zhǔn)溶液一邊吸收一邊滴定,至終點(diǎn)時(shí)消耗碘標(biāo)準(zhǔn)溶液V1mL。Ⅱ.空白實(shí)驗(yàn)只加300mL蒸餾水,重復(fù)上述操作,需碘標(biāo)準(zhǔn)溶液體積為V0mL。(1)儀器C的名稱為;儀器B的入水口為(填“a”或“b”)。

(2)滴入鹽酸前先通氮?dú)庖欢螘r(shí)間作用是,測定過程中氮?dú)獾牧魉龠^快會(huì)導(dǎo)致測量結(jié)果(填“偏大”“偏小”“不變”)。

(3)①滴定過程中使用的滴定管為。

A.酸式無色滴定管 B.酸式棕色滴定管C.堿式無色滴定管 D.堿式棕色滴定管②滴定時(shí)錐形瓶中反應(yīng)的離子方程式為,滴定終點(diǎn)的現(xiàn)象是

。

(4)空白實(shí)驗(yàn)的目的是。

(5)該中藥中SO2含量為mg/kg。

解析:(1)儀器C是分液漏斗;儀器B應(yīng)該起到冷凝作用,所以冷卻水應(yīng)該下口入上口出,所以入水口為b。(2)二氧化硫是強(qiáng)還原性物質(zhì)容易被氧化,所以先通入N2將裝置內(nèi)的空氣排凈,避免氧氣將二氧化硫氧化;氮?dú)獾牧魉偃绻^快,會(huì)使一部分的二氧化硫來不及溶解在水中就被氮?dú)鈳С?所以導(dǎo)致結(jié)果偏小。(3)①碘會(huì)腐蝕堿式滴定管下端的橡膠管,所以只能用酸式滴定管。同時(shí),碘的標(biāo)準(zhǔn)液實(shí)際是將碘溶解在碘化鉀溶液中制得的,此時(shí)單質(zhì)碘與碘離子作用形成QUOTE,既增大溶解度又避免了碘的揮發(fā),而光照會(huì)促進(jìn)QUOTE的分解,所以使用棕色酸式滴定管。選項(xiàng)B正確。②滴定時(shí),單質(zhì)碘將二氧化硫氧化為硫酸,離子反應(yīng)方程式為I2+SO2+2H2O4H++SQUOTE+2I-;達(dá)到滴定終點(diǎn)時(shí),二氧化硫完全反應(yīng),加入的單質(zhì)碘遇淀粉,使溶液顯藍(lán)色,所以終點(diǎn)的現(xiàn)象為當(dāng)?shù)稳胱詈笠坏蔚鈽?biāo)準(zhǔn)溶液時(shí),錐形瓶內(nèi)溶液由無色變?yōu)樗{(lán)色,且在30s內(nèi)不變色。(4)本題進(jìn)行空白實(shí)驗(yàn)的目的是消除其他試劑、實(shí)驗(yàn)操作等因素引起的誤差。例如:原來的水樣、空氣中是不是有其他雜質(zhì)等。(5)用于氧化二氧化硫的碘標(biāo)準(zhǔn)液為(V1-V0)mL,其物質(zhì)的量為QUOTEmol,所以二氧化硫物質(zhì)的量為QUOTEmol,質(zhì)量為QUOTEg,這是10g藥粉中的含量,所以1kg藥粉中有QUOTEg二氧化硫,即該中藥中SO2含量為64(V1-V0)mg/kg。答案:(1)分液漏斗b(2)排除裝置內(nèi)空氣,避免空氣中O2干擾SO2測定偏小(3)①B②I2+SO2+2H2O4H++SQUOTE+2I-當(dāng)?shù)稳胱詈笠坏蔚鈽?biāo)準(zhǔn)溶液時(shí),錐形瓶內(nèi)溶液由無色變?yōu)樗{(lán)色,且在30s內(nèi)不變色(4)消除其他試劑、實(shí)驗(yàn)操作等因素引起的誤差(5)64(V1-V0)考點(diǎn)二物質(zhì)組成的確定成分確定實(shí)驗(yàn)中數(shù)據(jù)處理(1)數(shù)據(jù)的表格化項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)編號項(xiàng)目1項(xiàng)目2項(xiàng)目3項(xiàng)目4……123①根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理確定應(yīng)記錄的項(xiàng)目:所測的物理量。②應(yīng)注意數(shù)據(jù)的有效數(shù)字及單位和必要的注釋。③設(shè)計(jì)的表格要便于數(shù)據(jù)的查找、比較,便于數(shù)據(jù)的計(jì)算和進(jìn)一步處理,便于反映數(shù)據(jù)間的聯(lián)系。④解題要點(diǎn)在于通過審題,獲取有用信息,然后對表格中數(shù)據(jù)進(jìn)行比較、分析,依據(jù)物質(zhì)的性質(zhì)、變化規(guī)律進(jìn)行解答。(2)數(shù)據(jù)的圖像化①圖像化是用直線圖或曲線圖對化學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果加以處理的一種簡明化形式。它適用于一個(gè)量的變化引起另一個(gè)量的變化的情況。圖像化的最大特點(diǎn)是鮮明、直觀、簡單、明了。②直角坐標(biāo)系題的解題要點(diǎn)在于解題時(shí)要求考生首先弄清楚自變量和因變量到底是什么,注意理解起點(diǎn)、終點(diǎn)、轉(zhuǎn)折點(diǎn)的含義,然后根據(jù)所學(xué)知識分析原理、圖像、數(shù)值三者之間的關(guān)系。[典例](2014·全國Ⅱ卷)某小組以CoCl2·6H2O、NH4Cl、H2O2、濃氨水為原料,在活性炭催化下,合成了橙黃色晶體X。為確定其組成,進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)。①氨的測定:精確稱取wgX,加適量水溶解,注入如圖所示的三頸瓶中,然后逐滴加入足量10%NaOH溶液,通入水蒸氣,將樣品液中的氨全部蒸出,用V1mLc1mol·L-1的鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液吸收。蒸氨結(jié)束后取下接收瓶,用c2mol·L-1NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定過剩的HCl,到終點(diǎn)時(shí)消耗V2mLNaOH溶液。②氯的測定:準(zhǔn)確稱取樣品X,配成溶液后用AgNO3標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定,K2CrO4溶液為指示劑,至出現(xiàn)淡紅色沉淀不再消失為終點(diǎn)(Ag2CrO4為磚紅色)。回答下列問題:(1)裝置中安全管的作用原理是

。

(2)用NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定過剩的HCl時(shí),應(yīng)使用式滴定管,可使用的指示劑為。

(3)樣品中氨的質(zhì)量分?jǐn)?shù)表達(dá)式為。

(4)測定氨前應(yīng)該對裝置進(jìn)行氣密性檢驗(yàn),若氣密性不好測定結(jié)果將(填“偏高”或“偏低”)。

(5)測定氯的過程中,使用棕色滴定管的原因是

;

滴定終點(diǎn)時(shí),若溶液中c(Ag+)=2.0×10-5mol·L-1,c(CrQUOTE)為mol·L-1。[已知:Ksp(Ag2CrO4)=1.12×10-12]

(6)經(jīng)測定,樣品X中鈷、氨和氯的物質(zhì)的量之比為1∶6∶3,鈷的化合價(jià)為。制備X的化學(xué)方程式為

;

X的制備過程中溫度不能過高的原因是

。

解析:(1)當(dāng)A中壓力過大時(shí),安全管中液面上升,使A瓶中壓力穩(wěn)定。(2)盛裝氫氧化鈉溶液應(yīng)使用堿式滴定管,強(qiáng)堿滴定強(qiáng)酸,可以使用酚酞,也可以使用甲基紅作指示劑。(3)總的HCl的物質(zhì)的量減去氫氧化鈉的物質(zhì)的量即為氨氣物質(zhì)的量,所以氨的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的表達(dá)式為QUOTE×100%。(4)氣密性不好,會(huì)有一部分氨氣逸出,使測定結(jié)果偏低。(5)因?yàn)橄跛徙y見光易分解,所以使用棕色滴定管;由題意,c2(Ag+)×c(CrQUOTE)=4.0×10-10×c(CrQUOTE)=1.12×10-12,c(CrQUOTE)=2.8×10-3mol·L-1。(6)由題給條件,可以寫出X的化學(xué)式為[Co(NH3)6]Cl3,所以Co的化合價(jià)為+3,制備X的化學(xué)方程式為2CoCl2+2NH4Cl+10NH3+H2O22[Co(NH3)6]Cl3+2H2O,反應(yīng)物中有NH3和H2O2,溫度過高,會(huì)使過氧化氫分解、氨氣逸出,不利于X的制備。答案:(1)當(dāng)A中壓力過大時(shí),安全管中液面上升,使A瓶中壓力穩(wěn)定(2)堿酚酞(或甲基紅)(3)QUOTE×100%(4)偏低(5)防止硝酸銀見光分解2.8×10-3(6)+32CoCl2+2NH4Cl+10NH3+H2O22[Co(NH3)6]Cl3+2H2O溫度過高會(huì)使過氧化氫分解、氨氣逸出[對點(diǎn)精練](2019·河北邯鄲月考)某小組同學(xué)在制備氫氧化銅時(shí),將20mL2mol/L的NaOH溶液滴入50mL1mol/L的CuSO4溶液中,得到了綠色沉淀。這與“氫氧化銅是藍(lán)色沉淀”這一文獻(xiàn)說法不符,為探究該綠色沉淀的成分,他們做了如下實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究。[實(shí)驗(yàn)一]將20mL1mol/L的CuSO4溶液滴入50mL2mol/L的NaOH溶液中,觀察到生成了藍(lán)色沉淀。[實(shí)驗(yàn)二]①將綠色沉淀過濾、洗滌、低溫烘干。②稱取2.58g該綠色沉淀,投入50mL2mol/L的NaOH溶液中,劇烈振蕩,沉淀變成藍(lán)色,過濾、洗滌,并將洗滌液轉(zhuǎn)移到濾液中,低溫烘干稱量得藍(lán)色沉淀為1.96g。③向②的濾液中加入足量氯化鋇溶液,有白色沉淀生成,過濾、洗滌、烘干后稱量為2.33g。請回答下列問題:(1)配制220mL1mol/L的硫酸銅溶液除需用托盤天平、藥匙、燒杯、玻璃棒、量筒、膠頭滴管外,還需要的玻璃儀器是,在實(shí)驗(yàn)中需稱量膽礬g。

(2)該組同學(xué)做實(shí)驗(yàn)一的目的或作用是

。

(3)實(shí)驗(yàn)第①步洗滌沉淀的方法是。

(4)通過計(jì)算,該綠色沉淀的成分可表示為。

解析:(1)實(shí)驗(yàn)室欲配制220mL1.0mol/