2024屆江蘇高考大二輪復(fù)習(xí) 專題七 化學(xué)實驗 主觀題突破 3-綜合實驗中氣體體積、固體質(zhì)量的測定 學(xué)案

3.綜合實驗中氣體體積、固體質(zhì)量的測定1．氣體體積的測量(1)量氣裝置的改進(jìn)(2)量氣時應(yīng)注意的問題①量氣時應(yīng)保持裝置處于室溫狀態(tài)。②讀數(shù)時要特別注意消除“壓強差”，保持液面相平，同時要注意視線與液面最低處相平。如圖(Ⅰ)、(Ⅳ)應(yīng)使左側(cè)和右側(cè)的液面高度保持相平。2．測定實驗中要有消除干擾氣體的意識如用“惰性”氣體將干擾氣體排出，或用溶液吸收干擾氣體等。3．測定實驗中要有被測量氣體全部被測量的意識4．測定實驗中要有“數(shù)據(jù)”的采集處理意識實驗數(shù)據(jù)的采集是化學(xué)計算的基礎(chǔ)，一般來講，固體試劑稱質(zhì)量，而液體試劑和氣體試劑則測量體積。(1)稱量固體質(zhì)量時，中學(xué)一般用托盤天平，可估讀到0.1g，精確度要求高的實驗中可以用分析天平或電子天平，可精確到0.0001g。(2)測量液體體積時，一般實驗中選用適當(dāng)規(guī)格的量筒，可估讀到0.1mL，準(zhǔn)確度要求高的定量實驗如中和滴定中選用(酸式或堿式)滴定管或移液管，可估讀到0.01mL。容量瓶作為精密的定容儀器，用于配制一定物質(zhì)的量濃度的溶液，一般不用于量取液體的體積。(3)氣體除了量取外，還可以稱量。稱量氣體的質(zhì)量時一般有兩種方法：一種方法是稱量反應(yīng)裝置在放出氣體前后的質(zhì)量減小值；另一種方法是稱量吸收裝置吸收氣體前后的質(zhì)量增大值。應(yīng)用示例(1)利用如圖所示裝置制備氣體，并量取氣體的體積，a的作用是________________________________________________________________________________________________________。(2)如圖所示，用量筒量取氣體體積時，應(yīng)怎樣操作才能讀出氣體的體積？_______________________________________________________________________________________________。(3)實驗中為了排盡空氣、充分吸收某種氣體、降低某種氣體的濃度，常用性質(zhì)穩(wěn)定的氣體——氮氣作載氣?；卮鹪谙铝胁煌闆r下氮氣的作用：①若需測定該裝置中生成的氣體的質(zhì)量，而系統(tǒng)內(nèi)的空氣干擾氣體的測定，則實驗前，通N2的作用是__________________________________________________________；實驗后，通N2的作用是_______________________________________________________________________。②若生成的氣體在濃度高時容易發(fā)生爆炸，則N2的作用是_____________________________________________________________________________________________________________。1．(2023·全國乙卷，26)元素分析是有機化合物的表征手段之一。按下圖實驗裝置(部分裝置略)對有機化合物進(jìn)行C、H元素分析。回答下列問題：(1)將裝有樣品的Pt坩堝和CuO放入石英管中，先______________，而后將已稱重的U形管c、d與石英管連接，檢查______________。依次點燃煤氣燈______________，進(jìn)行實驗。(2)O2的作用有______________________。CuO的作用是__________________(舉1例，用化學(xué)方程式表示)。(3)c和d中的試劑分別是____________、______________(填標(biāo)號)。c和d中的試劑不可調(diào)換，理由是________________________________________________________________________。A．CaCl2 B．NaClC．堿石灰(CaO＋NaOH) D．Na2SO3(4)Pt坩堝中樣品CxHyOz反應(yīng)完全后，應(yīng)進(jìn)行操作：______________。取下c和d管稱重。(5)若樣品CxHyOz為0.0236g，實驗結(jié)束后，c管增重0.0108g，d管增重0.0352g。質(zhì)譜測得該有機物的相對分子量為118，其分子式為______________。2．(2021·全國甲卷，27)膽礬(CuSO4·5H2O)易溶于水，難溶于乙醇。某小組用工業(yè)廢銅焙燒得到的CuO(雜質(zhì)為氧化鐵及泥沙)為原料與稀硫酸反應(yīng)制備膽礬，并測定其結(jié)晶水的含量?；卮鹣铝袉栴}：(1)制備膽礬時，用到的實驗儀器除量筒、酒精燈、玻璃棒、漏斗外，還必須使用的儀器有____________(填字母)。A．燒杯 B．容量瓶C．蒸發(fā)皿 D．移液管(2)將CuO加入到適量的稀硫酸中，加熱，其主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為____________________________________________________________________________________________________，與直接用廢銅和濃硫酸反應(yīng)相比，該方法的優(yōu)點是__________________________________。(3)待CuO完全反應(yīng)后停止加熱，邊攪拌邊加入適量H2O2，冷卻后用NH3·H2O調(diào)pH為3.5～4，再煮沸10min，冷卻后過濾。濾液經(jīng)如下實驗操作：加熱蒸發(fā)、冷卻結(jié)晶、__________、乙醇洗滌、__________，得到膽礬。其中，控制溶液pH為3.5～4的目的是_________________________________________________________________________________________________，煮沸10min的作用是____________________________________________________________。(4)結(jié)晶水測定：稱量干燥坩堝的質(zhì)量為m1，加入膽礬后總質(zhì)量為m2，將坩堝加熱至膽礬全部變?yōu)榘咨?，置于干燥器中冷至室溫后稱量，重復(fù)上述操作，最終總質(zhì)量恒定為m3。根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，膽礬分子中結(jié)晶水的個數(shù)為______________________________________(寫表達(dá)式)。(5)下列操作中，會導(dǎo)致結(jié)晶水?dāng)?shù)目測定值偏高的是________(填標(biāo)號)。①膽礬未充分干燥②坩堝未置于干燥器中冷卻③加熱時有少量膽礬迸濺出來1．某12gNa2CO3樣品中混有一定量的Na2SO4(設(shè)均不含結(jié)晶水)，某實驗小組設(shè)計如下方案測定樣品中Na2CO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。(1)甲同學(xué)通過測定二氧化碳的質(zhì)量來測定碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，實驗裝置如圖：①主要實驗步驟有：a.向裝置中通入空氣；b.稱量干燥管B與裝入堿石灰的總質(zhì)量；c.打開分液漏斗活塞，使稀硫酸與樣品充分反應(yīng)。合理的步驟是____________(可重復(fù)，用字母表示)。②按氣體從左向右的流向，干燥管A的作用是______________________，干燥管C的作用是________________________________________________________________________。③干燥管B增重4.4g，則樣品中Na2CO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為________(結(jié)果保留四位有效數(shù)字)。(2)乙同學(xué)利用圖ⅰ、ⅱ、ⅲ三個儀器組裝一套裝置完成該樣品中Na2CO3質(zhì)量分?jǐn)?shù)的測定，其中樣品已稱量完畢，ⅲ中裝有CO2難溶于其中的液體。①ⅱ中盛裝的是________(填字母)。a．濃硫酸b．飽和NaHCO3溶液c．10mol·L－1鹽酸d．2mol·L－1稀硫酸②用橡膠管連接對應(yīng)接口的方式是：A接______，B接________，C接________(填各接口的字母)。③在測量氣體體積時，組合儀器與ⅳ裝置相比更為準(zhǔn)確，主要原因是_____________________________________________________________________________________________________。組合儀器相對于ⅳ裝置的另一個優(yōu)點是_____________________________________________。④若樣品的質(zhì)量為1.2g，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下利用裝置ⅳ能否完成實驗？________(填“能”或“不能”)，說明理由：_______________________________________________________________。2．某校研究性學(xué)習(xí)小組就氮及其化合物展開研究。(1)①實驗室加熱氯化銨和氫氧化鈣的固體混合物制取氨氣的化學(xué)方程式是______________________________________________________________________________________________。②檢驗氯化銨固體中含有NHeq\o\al(＋,4)的方法是____________________________________________。(2)研究性學(xué)習(xí)小組用稀硝酸和含有雜質(zhì)的銅粉通過下列過程制取硝酸銅晶體[Cu(NO3)2·3H2O]。①含雜質(zhì)的銅中含有大量的有機物，可采用灼燒的方法除去有機物，將坩堝置于__________(填寫儀器名稱，下同)上，取用坩堝應(yīng)使用__________，灼燒后的坩堝應(yīng)放在__________上，不能直接放在桌面上。②在步驟Ⅲ中，必須進(jìn)行的實驗操作是__________________、冷卻結(jié)晶、____________、洗滌、干燥。③稀硝酸與銅反應(yīng)的離子方程式：_________________________________________________。二氧化氮通入氫氧化鈉溶液的離子方程式：_______________________________________。(3)該小組成員用氨氣還原氧化銅的方法測定銅的近似相對原子質(zhì)量，其反應(yīng)的化學(xué)方程式為3CuO＋2NH3eq\o(=,\s\up7(△))3Cu＋N2＋3H2O，反應(yīng)前稱取CuOag，待CuO充分反應(yīng)后，他們測得生成H2O的質(zhì)量為bg，利用如圖所示的儀器完成該實驗。①儀器連接的順序是__________(填字母，儀器可重復(fù)使用)。②列出計算銅的近似相對原子質(zhì)量的表達(dá)式：__________________。③下列情況將使測定結(jié)果偏小的是________(填字母)。A．CuO未全部還原為CuB．CuO受潮C．CuO中混有Cu主觀題突破3綜合實驗中氣體體積、固體質(zhì)量的測定核心精講應(yīng)用示例(1)平衡氣壓，使分液漏斗中的液體順利滴下；可以消除由于液體滴入而使氣體體積增大的影響(2)應(yīng)將量筒慢慢地向下移動，當(dāng)量筒中的液面和水槽中的液面相平時再讀數(shù)(3)①將空氣排盡使生成的氣體被指定裝置充分吸收②稀釋氣體，控制易爆炸氣體的濃度真題演練1．(1)通入一定量的O2裝置氣密性b、a(2)排除裝置中的空氣，氧化有機物，將生成的CO2和H2O完全趕入U形管中CO＋CuOeq\o(=,\s\up7(高溫))Cu＋CO2(3)AC堿石灰可以同時吸收水蒸氣和二氧化碳(4)熄滅a處煤氣燈，繼續(xù)吹入一定量的O2，熄滅b處煤氣燈，冷卻至室溫，停止通O2(5)C4H6O4解析(1)實驗前，應(yīng)先通入一定量的O2排盡石英管中的空氣，保證沒有其他產(chǎn)物生成，而后將U形管c、d與石英管連接，檢查裝置氣密性，隨后先點燃b處酒精燈后點燃a處酒精燈，保證當(dāng)a處發(fā)生反應(yīng)時產(chǎn)生的CO能被CuO氧化生成CO2。(2)有機物氧化不充分時會生成CO，而CuO可將CO氧化為CO2，反應(yīng)的化學(xué)方程式為CO＋CuOeq\o(=,\s\up7(高溫))Cu＋CO2。(3)有機物燃燒后生成的CO2和H2O分別用堿石灰和無水CaCl2吸收，其中c管裝有無水CaCl2，d管裝有堿石灰，二者不可調(diào)換，因為堿石灰能同時吸收水蒸氣和二氧化碳，影響最后分子式的確定。(5)n(H)＝eq\f(2×0.0108g,18g·mol－1)＝0.0012mol；n(C)＝eq\f(0.0352g,44g·mol－1)＝0.0008mol；n(O)＝eq\f(0.0236－0.0012×1－0.0008×12g,16g·mol－1)＝0.0008mol；該有機物中C、H、O三種元素的原子個數(shù)比為0.0008∶0.0012∶0.0008＝2∶3∶2；質(zhì)譜測得該有機物的相對分子量為118，則其化學(xué)式為C4H6O4。2．(1)AC(2)CuO＋H2SO4eq\o(=,\s\up7(△))CuSO4＋H2O不會產(chǎn)生二氧化硫且產(chǎn)生等量膽礬消耗硫酸少(硫酸利用率高)(3)過濾干燥除盡鐵，抑制硫酸銅水解破壞氫氧化鐵膠體，易于過濾(4)eq\f(80m2－m3,9m3－m1)(5)①③解析(1)制備膽礬時，根據(jù)題干信息可知，需進(jìn)行溶解、過濾、結(jié)晶操作，用到的實驗儀器除量筒、酒精燈、玻璃棒、漏斗外，還必須使用的儀器有燒杯和蒸發(fā)皿。(2)直接用廢銅和濃硫酸反應(yīng)生成硫酸銅、二氧化硫和水，與這種方法相比，將CuO加入到適量的稀硫酸中，加熱制備膽礬的實驗方案具有的優(yōu)點是不會產(chǎn)生二氧化硫且產(chǎn)生等量膽礬消耗硫酸少(硫酸利用率高)。(3)CuO中含氧化鐵雜質(zhì)，溶于硫酸后會形成鐵離子，為使鐵元素以氫氧化鐵形式沉淀完全，需控制溶液pH為3.5～4，同時酸性環(huán)境還可抑制銅離子發(fā)生水解；操作過程中可能會生成氫氧化鐵膠體，所以煮沸10min的目的是破壞氫氧化鐵膠體，使其沉淀，易于過濾。(4)水的質(zhì)量是(m2－m3)，所以膽礬(CuSO4·nH2O)中n值的表達(dá)式為eq\f(m2－m3,18)∶eq\f(m3－m1,160)＝n∶1，解得n＝eq\f(80m2－m3,9m3－m1)。(5)①膽礬未充分干燥，導(dǎo)致所測m2偏大，根據(jù)n＝eq\f(80m2－m3,9m3－m1)可知，最終會導(dǎo)致結(jié)晶水?dāng)?shù)目測定值偏高，符合題意；②坩堝未置于干燥器中冷卻，部分白色硫酸銅會與空氣中水蒸氣結(jié)合重新生成膽礬，導(dǎo)致所測m3偏大，根據(jù)n＝eq\f(80m2－m3,9m3－m1)可知，最終會導(dǎo)致結(jié)晶水?dāng)?shù)目測定值偏低，不符合題意；③加熱膽礬晶體時有晶體從坩堝中濺出，會使m3數(shù)值偏小，根據(jù)n＝eq\f(80m2－m3,9m3－m1)可知，最終會導(dǎo)致結(jié)晶水?dāng)?shù)目測定值偏高，符合題意。考向預(yù)測1．(1)①abcab②除去空氣中的二氧化碳和水防止空氣中的水分和二氧化碳被干燥管B吸收③88.33%(2)①d②DEF③裝置ⅳ將滴下酸的體積也計入氣體體積，而組合儀器沒有液體可以順利滴下④不能在標(biāo)準(zhǔn)狀況下生成CO2的體積為224mL，超過量氣管的量程解析(1)③m(Na2CO3)＝eq\f(4.4,44)mol×106g·mol－1＝10.6g，w(Na2CO3)＝eq\f(10.6g,12g)×100%≈88.33%。(2)①ⅰ中為樣品，ⅱ中為稀硫酸，ⅰ與ⅱ連接為固液反應(yīng)裝置，且硫酸難揮發(fā)，所以選d。2．(1)①2NH4Cl＋Ca(OH)2eq\o(=,\s\up7(△))CaCl2＋2NH3↑＋2H2O②取樣，加入適量蒸餾水溶解后，加入足量濃氫氧化鈉溶液后，加熱，有氣泡生成，用濕潤的紅色石蕊試紙檢驗生成的氣