新教材適用2024版高考化學二輪總復習第2部分新高考五大題型突破題型突破3化學實驗綜合題突破點3綜合實驗中的定量測量與計算教師用書

突破點3綜合實驗中的定量測量與計算1.(命題角度：氧化還原滴定測定樣品純度)(2022·遼寧選考)H2O2作為綠色氧化劑應用廣泛，氫醌法制備H2O2。產(chǎn)品中H2O2質量分數(shù)測定方法如下：取2.50g產(chǎn)品，加蒸餾水定容至100mL搖勻，取20mL于錐形瓶中，用0.0500mol·L－1酸性KMnO4標準溶液滴定。平行滴定三次，消耗標準溶液體積分別為19.98mL、20.90mL、20.02mL。假設其他雜質不干擾結果，產(chǎn)品中H2O2質量分數(shù)為_17%__?！窘馕觥康味ǚ磻碾x子方程式為2MnOeq\o\al(－,4)＋5H2O2＋6H＋=2Mn2＋＋5O2↑＋8H2O，可得關系式：2KMnO4～5H2O2。三組數(shù)據(jù)中20.90mL偏差較大，舍去，故消耗酸性高錳酸鉀標準溶液的平均體積為20.00mL，H2O2的質量分數(shù)w＝eq\f(20×10－3L×0.0500mol·L－1×\f(5,2)×\f(100mL,20mL)×34g·mol－1,2.50g)×100%＝17%。2.(命題角度：氧化還原滴定測定結晶水的個數(shù))(2022·山東選考)實驗室利用FeCl2·4H2O和亞硫酰氯(SOCl2)制備無水FeCl2的裝置如圖所示(加熱及夾持裝置略)。已知SOCl2沸點為76℃，遇水極易反應生成兩種酸性氣體。回答下列問題：現(xiàn)有含少量雜質的FeCl2·nH2O，為測定n值進行如下實驗：實驗Ⅰ：稱取m1g樣品，用足量稀硫酸溶解后，用cmol·L－1K2Cr2O7標準溶液滴定Fe2＋達終點時消耗VmL(滴定過程中Cr2Oeq\o\al(2－,7)轉化為Cr3＋，Cl－不反應)。實驗Ⅱ：另取m1g樣品，利用上述裝置與足量SOCl2反應后，固體質量為m2g。則n＝eq\f(1000m1－m2,108cV)；下列情況會導致n測量值偏小的是_AB__(填標號)。A．樣品中含少量FeO雜質B．樣品與SOCl2反應時失水不充分C．實驗Ⅰ中，稱重后樣品發(fā)生了潮解D．滴定達終點時發(fā)現(xiàn)滴定管尖嘴內有氣泡生成【解析】滴定過程中Cr2Oeq\o\al(2－,7)將Fe2＋氧化成Fe3＋，自身被還原成Cr3＋，反應的離子方程式為6Fe2＋＋Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋14H＋=6Fe3＋＋2Cr3＋＋7H2O，則m1g樣品中n(FeCl2)＝6n(Cr2Oeq\o\al(2－,7))＝6cV×10－3mol；m1g樣品中結晶水的質量為(m1－m2)g，結晶水物質的量為eq\f(m1－m2,18)mol，n(FeCl2)∶n(H2O)＝1∶n＝(6cV×10－3mol)：eq\f(m1－m2,18)mol，解得n＝eq\f(1000m1－m2,108cV)；樣品中含少量FeO雜質，溶于稀硫酸后生成Fe2＋，導致消耗的K2Cr2O7溶液的體積V偏大，使n的測量值偏小，A項選；樣品與SOCl2反應時失水不充分，則m2偏大，使n的測量值偏小，B項選；實驗Ⅰ稱重后，樣品發(fā)生了潮解，樣品的質量不變，消耗的K2Cr2O7溶液的體積V不變，使n的測量值不變，C項不選；滴定達到終點時發(fā)現(xiàn)滴定管尖嘴內有氣泡生成，導致消耗的K2Cr2O7溶液的體積V偏小，使n的測量值偏大，D項不選。故選AB。〔思維建?！?．熱重法測物質組成思維模型2．解答滴定問題的思維流程第一步：理清滴定類型快速瀏覽滴定過量，滴定待測物和滴定試劑之間是直接滴定型還是間接滴定型。滴定方法滴定模型直接滴定待測物A和滴定劑B通過得失電子守恒或原子守恒直接建立起關系，即滴定過程涉及的反應只有一個，即aA～bB關系間接滴定關系式法待測物A與試劑B發(fā)生反應生成中間產(chǎn)物C，中間產(chǎn)物C又與滴定試劑D發(fā)生反應，待測物A與滴定試劑D之間的定量關系需要借助中間產(chǎn)物C建立，該過程涉及的反應至少有兩個反滴定法待測物A與過量的試劑B發(fā)生反應，再用試劑C滴定過量的試劑B，由消耗的試劑C求解與待測物A反應的過量的試劑B，再由試劑B的總量減去過量的試劑B而求得與待測物A反應的試劑B，進而求得待測物A第二步：建立守恒關系在理清滴定類型的基礎上，通過原子守恒或得失電子守恒快速建立待測物和滴定試劑之間的定量關系。根據(jù)滴定類型建立待測物和滴定試劑之間的關系是后續(xù)順利解答試題的核心依據(jù)。知能分點1定量實驗數(shù)據(jù)的測定方法1.沉淀法：先將欲測定離子轉化為沉淀，然后稱量沉淀(經(jīng)洗滌、干燥)的質量，再通過原子守恒進行計算。2.測定氣體法：(1)測定氣體的體積：把待測定元素轉化為氣體，通過排液量氣裝置測定氣體體積，轉化為標準狀況下體積并進行計算。(2)測定氣體的質量：一種是測定反應裝置反應或分解釋放出氣體前后的質量差；另一種是根據(jù)氣體性質選擇恰當?shù)奈談?，計算吸收劑吸收前后的質量差，即為氣體的質量。3.滴定法：通過酸堿中和滴定、沉淀滴定和氧化還原滴定等獲得相應數(shù)據(jù)后再進行相關計算。4.熱重法：分析熱重曲線(物質質量與溫度關系曲線)，通過計算驗證就可以知道樣品熱分解的產(chǎn)物的組成及其發(fā)生的分解反應等信息。知能分點2定量實驗數(shù)據(jù)測定的要點欲測定元素要完全轉化為沉淀或氣體。(1)生成沉淀時，沉淀劑要過量，稱量沉淀前要洗滌沉淀上附著的離子。(2)由于氣體體積受到溫度、壓強的影響，所以量氣時應保持裝置處于室溫狀態(tài)，讀數(shù)時要注意消除“壓強差”，保持液面相平，還要注意視線與液面最低處相平。(3)測定氣體質量時，最后需要通入惰性氣體，把生成的氣體全部驅入吸收劑以確保被完全吸收。知能分點3常見定量實驗的數(shù)據(jù)計算1.混合物中某物質的質量分數(shù)(純度)＝eq\f(某物質的質量,混合物樣品的質量)×100%。2.化合物中元素的質量分數(shù)＝eq\f(某元素的相對原子質量×其原子數(shù),該物質的相對分子質量)×100%。3.混合物中元素的質量分數(shù)＝eq\f(某元素的質量實驗測定,混合物樣品的質量)×100%。4.轉化率＝eq\f(實際反應的反應物的量,初始投入反應物的量)×100%。5.產(chǎn)率＝eq\f(實驗的實際產(chǎn)量,理論產(chǎn)量)×100%。1.(命題角度：氧化還原反應滴定測定濃度)(2023·河北省部分示范性高中三模)測定實驗結束后得到的尾氣處理液中NaClO的濃度。實驗如下：量取25.00mL實驗結束后得到的尾氣處理液，加入過量的稀硫酸和過量的KI晶體，振蕩，充分反應(已知：ClO－＋2I－＋2H＋=H2O＋I2＋2Cl－)后稀釋至100mL，從中取出25.00mL，加入淀粉溶液作指示劑，用0.1000mol·L－1Na2S2O3標準溶液滴定至終點(已知：I2＋2S2Oeq\o\al(2－,3)=2I－＋S4Oeq\o\al(2－,6))，再重復實驗兩次，測得平均消耗Na2S2O3標準溶液20.00mL。得到的尾氣處理液中NaClO的物質的量濃度為_0.160_0_mol·L－1__(保留4位小數(shù))。【解析】由已知反應得關系式：ClO－～I2～2S2Oeq\o\al(2－,3)，n(Na2S2O3)＝0.1000mol·L－1×0.02L＝0.002mol；則n(NaClO)＝0.001mol；尾氣處理液中NaClO的物質的量濃度為eq\f(0.001mol×4,0.025L)＝0.1600mol·L－1。2.(命題角度：氣體測定法測定樣品純度)(2023·遼寧沈陽二模)氫化鋁鋰(LiAlH4)以其優(yōu)良的還原性廣泛應用于醫(yī)藥、農(nóng)藥、香料、染料等行業(yè)。已知：①LiAlH4難溶于烴，可溶于乙醚、四氫呋喃；②LiH、LiAlH4在潮濕的空氣中均會發(fā)生劇烈水解；③乙醚，沸點34.5℃，易燃，一般不與金屬單質反應。請回答下列問題：LiAlH4(不含LiH)純度可采用如下方法測定(裝置如圖所示)：25℃，常壓下，準確稱取產(chǎn)品LiAlH4mg，記錄量氣管B起始體積讀數(shù)V1mL，在分液漏斗中準確加入過量的四氫呋喃、水混合液15.0mL，打開旋塞至滴加完所有液體，立即關閉旋塞，調整量氣管B，讀數(shù)V2mL，過量四氫呋喃的作用_減緩LiAlH4與水反應的速率__；LiAlH4的質量分數(shù)為eq\f(38V1－V2－15,4000mVm)×100%(已知25℃時，氣體摩爾體積為VmL/mol，列出計算式即可)。【解析】氫化鋁鋰與水反應生成氫氧化鋁、氫氧化鋰和氫氣，反應的化學方程式為LiAlH4＋4H2O=Al(OH)3＋LiOH＋4H2↑，由題意可知，反應生成氫氣的物質的量為eq\f(V1－V2－15×10－3,Vm)mol，則氫化鋁鋰的質量分數(shù)為eq\f(\f(V1－V2－15×10－3,Vm)mol×\f(1,4)×38g/mol,mg)×100%＝eq\f(38V1－V2－15,4000mVm)×100%。3.(命題角度：電位滴定法測定樣品純度)(2023·山東濟南一模)電位滴定法是在滴定過程中通過測量電位變化以確定滴定終點的方法，當被測離子(H＋)濃度發(fā)生突躍，會導致電極電位突躍，從而確定滴定終點?；瘜W小組利用電位滴定法測定市售三氯化鉻(含NH4Cl)質量分數(shù)，操作步驟如下：稱取市售三氯化鉻mg，溶于盛有25.00mL蒸餾水的錐形瓶中，加入足量的甲醛，發(fā)生反應4NHeq\o\al(＋,4)＋6HCHO=3H＋＋6H2O＋(CH2)6N4H＋[與NaOH反應時，1mol(CH2)6N4H＋與1molH＋相當]。搖勻、靜置，用cmol·L－1NaOH標準溶液滴定至終點，消耗NaOH標準溶液的體積為VmL。(1)滴定實驗時，選擇指示劑的情況是_不需指示劑__(填“選甲基橙”“選酚酞”或“不需指示劑”)。(2)市售CrCl3中CrCl3的質量分數(shù)為1－eq\f(5.35cV,m)%(用含有m、c、V的代數(shù)式表示，要求化簡)?！窘馕觥?1)電位滴定法是在滴定過程中通過測量電位變化以確定滴定終點的方法，當被測離子(H＋)濃度發(fā)生突躍，會導致電極電位突躍，從而確定滴定終點，因此，在進行滴定實驗時，不需要指示劑。(2)由反應4NHeq\o\al(＋,4)＋6HCHO=3H＋＋6H2O＋(CH2)6N4H＋[與