山东省聊城四中高三化学二轮复习 模块五专题三 误差分析、实验设计与评价学案(1).doc

模块五 化学实验专题三 定量实验及误差分析 化学实验方案的设计与评价考试大纲1. 掌握化学实验的记录方法和运用化学知识设计基本实验，并能根据实验现象，观察、记录、分析或处理数据，得出正确结论。2. 掌握一定物质的量浓度溶液的配制、酸碱中和滴定、硫酸铜晶体结晶水含量测定、中和热测定等定量实验及误差分析。 知识梳理一、定量实验及误差分析 .配制一定物质的量浓度的溶液1.配制的主要步骤： 计算称量（或量取）溶解（或稀释）转移定容摇匀装入试剂瓶贴标签等。2.应注意的问题：配制一定物质的量浓度的溶液是将一定质量或体积的溶质按所配溶液的体积在选定的容量瓶中定容，因而不需要计算水的用量。不能配制任意体积的一定物质的量浓度的溶液。这是因为在配制的过程中是用容量瓶来定容的，而容量瓶的规格又是有限的，常用的有50ml、100ml、250ml、500ml和1000ml等。所以只能配制体积与容量瓶容积相同的一定物质的量浓度的溶液。在配制一定物质的量浓度的溶液时，不能直接将溶质放入容量瓶中进行溶解，而要在烧杯中溶解，待烧杯中溶液的温度恢复到室温时，才能将溶液转移到容量瓶中。这是因为容量瓶的容积是在20时标定的，而绝大多数物质溶解时都会伴随着吸热或放热过程的发生，引起温度的升降，从而影响到溶液的体积，使所配的溶液的物质的量浓度不准确。定容后的容量瓶在反复颠倒、振荡后，会出现容量瓶中的液面低于容量瓶刻度线的情况，这时不能再向容量瓶中加入蒸馏水。这是因为容量瓶是属于“容纳量”式的玻璃仪器（指注入量器的液体的体积等于容器刻度所示的体积）。用滴管定容到溶液的凹面与容量瓶的刻度线相切时，液体的体积恰好为容量瓶的标定容积。将容量瓶反复颠倒、振荡后，出现容量瓶中的液面低于容量瓶刻度线的情况，主要是部分溶液在润湿容量瓶磨口时有所损失。3.误差分析使所配溶液的物质的量浓度偏高的主要原因：天平的砝码沾有其他物质或已锈蚀；试剂砝码的左右位置颠倒；调整天平零点时，游码放在了刻度线的右端；用量筒量取液体时，仰视读数，使所读液体的体积偏大；容量瓶内溶液的温度高于20，造成所量取的溶液的体积小于容量瓶上所标注的液体的体积，致使溶液浓度偏高；给容量瓶定容时，俯视标线会使溶液的体积减小，致使溶液浓度偏高。使所配溶液的物质的量浓度偏低的主要原因：直接称热的物质；砝码有残缺；在敞口容器中称量易吸收空气中其他成分或易于挥发的物质时的动作过慢；用量筒量取液体时，俯视读数，使所读液体的体积偏小；于溶解稀释溶液的烧杯，未用蒸馏水洗涤，使溶质的物质的量减少，致使溶液浓度偏低；转移或搅拌溶液时，有部分液体溅出，致使溶液浓度偏低；给容量瓶定容时，仰视标线，会使溶液的体积增大，致使溶液浓度偏低。4.仪器：托盘天平（带砝码）、药匙（或用量筒代替前两者）、烧杯、量筒、胶头滴管、玻璃棒、固定容积的容量瓶。 .硫酸铜结晶水含量的测定1.实验步骤是：称量 把托盘天平调零点后，准确称量清洁干燥(包括内外壁)瓷坩埚的质量(设为w1)，并用这坩埚称取约2克(准确到0.1克)已经研碎的硫酸铜晶体(设坩埚和硫酸铜晶体总质量为w2)热把坩埚放在铁圈的泥三角上，用酒精灯的外焰慢慢加热，直至硫酸铜晶体由蓝全变白。然后，用坩埚钳取下坩埚放入干燥器内冷却。埚冷却后，把坩埚放在天平上称量(记下总质量)加热再称量把坩埚再加热数分钟，放在干燥器里冷却后再称量(记下总质量)到两次称量的质量相差不超过0.1克为止(设最后恒定总质量为w3)计算 如要求测定硫酸铜晶体的化学式，则计算式为：托盘天平的感量一般为0.1克，精确度不高，致使出现正误差或负误差，都有可能；以由蓝变白作为硫酸铜晶体失水完全的标志，是不可靠的。坩埚里硫酸铜的表面虽已全变白，而内部可能尚有未失水完全的硫酸铜，这样实验结果偏低。以加热后两次称量的质量差不超过天平的感量(0.1克)为失水完全的标志，则可避免了上述偏低的误差。 .中和滴定：又称酸碱滴定。利用已知浓度的酸(或碱)，通过滴定来测定未知浓度的碱(或酸)。进行中和滴定时，酸、碱的浓度一般都用摩尔浓度表示。1.中和滴定的操作步骤是： (1)做好滴定前的准备工作洗净滴定管；检查滴定管是否漏水；往滴定管里装标准溶液，将液面调至“0”刻度。 (2)滴定。以已知浓度的盐酸测定氢氧化钠浴液浓度为例：用移液管量取25毫升待测氢氧化钠溶液放入锥形瓶里，滴入几滴甲基橙指示剂。振荡锥形瓶使溶液充分混合，这时溶液呈黄色。把锥形瓶放在酸式滴定管的下面，瓶下垫一白瓷板或一张白纸。右手拿住锥形瓶，左手小心地旋转酸滴定管的旋塞使酸滴下，边滴边摇动锥形瓶(向一个方向作圆周转动)，直到加入一滴酸后溶液颜色从黄色变为橙色，静置半分钟颜色不再变化，这就表示已到达滴定终点。读取滴定管液面所在刻度的数值，记录。将锥形瓶里的溶液倒掉，用自来水冲洗干净最后用蒸馏水淋洗一次。按上述滴定方法重复两次，记录每次滴定所用酸液的体积数。求出三次滴定数据的平均值，用以计算待测氢氧化钠溶液的摩尔浓度。如果是用已知浓度的氢氧化钠溶液测定盐酸的浓度，要先用移液管量取盐酸放入锥形瓶里，加入2滴酚酞指示剂。把氢氧化钠溶液注入碱式滴定管里进行滴定。滴定三次后用平均值计算出盐酸的物质的量浓度。2. 误差分析能引起误差的一些操作v（hcl）c（naoh）药品不纯（如naoh中含na2o）增大偏高锥形瓶用蒸馏水洗净后，未把水倒净锥形瓶用蒸馏水洗净后，用待测液润洗增大偏高酸式滴定管未用标准液润洗增大偏高碱式滴定管未用待测液润洗减小偏低用移液管量取25ml待测时将残液吹出增大偏高内有气泡，滴定后无气泡增大偏高尖嘴未充满标准液就开始滴定增大偏高滴定时部分标准液附在锥形瓶壁上增大偏高滴定时摇匀或hcl成股流下减小偏低滴前仰视读数，滴后俯视读数减小偏低用酚酞做指示剂，当红色褪成无色，反滴一滴无颜色变化增大偏高.中和热的测定1.实验用品：用品：大烧杯（500ml）、 小烧杯（100ml）、温度计 、 量筒（50ml）、泡沫塑料或纸条、 泡沫塑料板或硬纸板（中心有两个小孔）、环型玻璃搅拌棒 药品：0.5mol/l hcl（aq） 、 0.55mol/l naoh（aq）或0.55mol/l hcl（aq） 、 0.5mol/l naoh（aq）2.实验步骤在大烧杯底部垫泡沫塑料或纸条，使放入的小烧杯杯口与大烧杯杯口相平，然后在两大小烧杯间隙填满泡沫或纸条，烧杯上用泡沫塑料作盖板，盖板孔上插入温度计和玻璃搅拌棒。用量筒量取50ml hcl（aq）倒入小烧杯中并测定hcl（aq） 温度，记入下表用另一量筒量取50ml naoh（aq），并用温度计测定naoh（aq）的温度，记入下表把带有硬纸板（泡沫塑料板）的温度计、环形玻璃搅拌器放入小烧杯中，并把量筒中的naoh（aq）一次性倒入小烧杯（注意：防止溅出）搅动，准确读取最高温度。记入下表重复实验两次，取测量所得的平均值，做计算的依据数据处理（两个近似）0.5mol/l hcl（aq） 、 0.55mol/l naoh（aq）因为是稀溶液溶液；密度近似于水的密度 故 m（hcl） hclvhcl 1g/ml50ml 50g m（naoh） naohvnaoh 1g/ml50ml 50g 中和后生成溶液为稀溶液，其比热近似于水的比热c 4.18j/g0c ，由此可以计算出50ml hcl（aq）和50ml naoh（aq）发生反应时放出的热量为 q放 （m1m2）c(t终t始)q放 100g4.18j/g0c(t终t始) 0c即q放 0.418(t终t始) kj中和热为生成1mol h2o(l) 时的反应热，现在生成0.025mol h2o(l) ，所以h (kj/mol)3.引起测定误差的因素：根据计算关系式：中和反应时放出的热量为m（酸液）+m（碱液）ct（后）-t（前）。式中的比热容c是常数，m由溶液体积确定，t由实验测量出来。这样计算出的中和热是否接近57.3kj/mol，取决于溶液的浓度和体积及其温度的变化。因此，引起中和热误差的因素有：溶液的浓度不准确；量取溶液的体积不准确；量热计的隔热效果差；温度未到达最高点就停止观察温度计；不做重复实验等。二、化学实验方案的设计与评价1实验方案设计遵循的原则：科学性：即实验原理、实验操作、实验方法正确。安全性：尽量避免使用有毒药品和进行一定危险性的操作，反应污染物少。可行性：实验设计中适用的药品、仪器、方法符合中学现有实验条件。反应条件合适、产量较高。简约性：实验装置简单、实验步骤简明、原料易得、用量较少，产物易于分离、完成实验时间较短。2制备实验方案的设计思路实验目的实验原理实验用品方案i方案ii阐明选择 分析比较优化方案具体设计强化训练1.下列实验中：配制一定物质的量浓度的溶液； ph试纸的使用； 过滤； 蒸发。均需用到的仪器是（ ） a试管 b胶头滴管 c玻璃棒 d漏斗2.实验室里需用480ml0.10 moll的硫酸铜溶液，现选取500ml容量瓶进行配制，以下操作正确的是（ ） a称取7.68g硫酸铜，加入500ml水 b称取12.0g胆矾配成500ml溶液 c称取8.0g硫酸铜，加入500ml水 d称取12.5g胆矾配成500ml溶液3用naoh固体配制一定物质的量浓度的naoh溶液，下列情况使naoh溶液浓度偏高的是（ ） a所用的naoh中混有na2o； b用托盘天平称取一定质量的naoh时，所用的小烧杯内壁不太干燥； cnaoh在烧杯中预溶后立即将溶液转移到容量瓶内； d最后确定naoh溶液的体积（定容）时，用仰视式观察液面与容量瓶刻度线之间的关系4某实验需要0.2molnaoh固体，用托盘天平称取固体时，天平读数（游码及砝码）将a等于8.0g b等于8.00g c大于8.0g d等于0.2g（ ）5.用以下三种途径制取相等质量的硝酸铜：铜跟浓硝酸反应；铜跟稀硝酸反应；铜先跟氧气反应生成氧化铜，氧化铜再跟硝酸反应。以下叙述正确的是（ ）a三种途径所消耗的铜的物质的量相等 b三种途径所消耗的硝酸物质的量相等c所消耗的铜的物质的量是：途径途径途径d所消耗的硝酸的物质的量是：途径途径途径6.向agno3、cu(no3)2、mg(no3)2的混合溶液中加入一些锌粉，完全反应后过滤，不可能存在的情况是（ ）a滤纸上有ag，滤液中有ag、cu2+、zn2+、mg2+ b滤纸上有ag、cu，滤液中有ag、zn2+、mg2+ c滤纸上有ag、cu、zn ，滤液中有zn2+、mg2+ d滤纸上有ag、cu、zn、mg ，滤液中有zn2+、mg2+7.可以用来判断nahco3粉末中混有na2co3的实验方法是（ ）a.加热时有无色气体放出b.滴加盐酸有气泡产生c.将固体溶于水，滴加bacl2稀溶液，有白色沉淀产生d.将固体溶于水，滴加澄清石灰水时有白色沉淀产生8.在烧杯中加入水和苯（密度：0.88g/cm3）各50ml。将一小粒金属钠（密度：0.97g/cm3）投入烧杯中。观察到的现象可能是( ) a. 钠在水层中反应并四处游动 b. 钠停留在苯层中不发生反应 c. 钠在苯的液面上反应并四处游动 d钠在苯与水的界面处反应并可能作上、下跳动9.“摇摇冰”是一种即用即冷的饮料。吸食时将饮料罐隔离层中的化学物质和水混合后摇动即会制冷。该化学物质是( ) a.氯化钠 b.固体硝酸铵 c.固体氢氧化钠 d 生石灰10下列错误操作，通常使取得的量或测得的数据偏小的是()a用量筒量取10ml水，采用俯视方法取得的量b用量筒测定液体体积，采用俯视方法测得的数据c将砝码放左盘，并使用游码，称量右盘物质质量，测得的质量数据d将砝码放在左盘，不使用游码，称量右盘物质的质量，天平平衡时所测得的质量数据11下列措施不能达到目的的是()a氢气还原氧化铜实验完成时，应先停止加热防止铜被氧化b长期保存的食品应真空包装，隔绝空气防止缓慢氧化c煤气泄漏时先关闭阀门，再打开排气扇防止混合气体爆炸d白炽灯里常涂少量红磷作脱氧剂防止残氧氧化灯丝12.下列实验操作的先后顺序，正确的是()a准确配制一定质量分数的硫酸溶液，用同一量筒先量取一定体积浓硫酸，随即再量取一定体积水，然后混合b排水法收集氧气结束时，先熄灭酒精灯，再将导管移出水面c制取二氧化碳时，先向装置中加入稀盐酸，再加入适量大理石块d用一氧化碳还原氧化铜时，先收集尾气，然后再点燃尾气13.下列实验操作不正确的是()a先检验氢气的纯度，再将导管口的纯净氢气点燃，并伸入盛氧气的集气瓶中b将系在螺旋状细铁丝末端的火柴点燃，立即伸入盛氧气的集气瓶中c将燃烧匙中的木炭点燃后，伸入盛氧气的集气瓶中d将燃烧匙中的蜡烛点燃后，伸入盛氧气的集气瓶中14.现有如下图所示装置，先向a杯中注入蒸馏水，再向其中滴入几滴酚酞试液然后向b杯中注入浓氨水，把钟罩罩上可以观察到a中液体逐渐变红此实验可以作出的科学结论是()蒸馏水不显碱性 蒸馏水具有挥发性 空气中存在水蒸气氨水显碱性，含oh- 氨水具有挥发性 氨溶于水氨分子的质量小于水分子abcd15.如下图所示，它是某同学设计的几种气体分别跟几种碱溶液反应的实验装置，其中所示意的实验现象不符合实验事实的是（ ）16. 欲证明一瓶无色液体是纯水，可靠的实验方法是（ ）a.测得其ph7 b.跟na反应生成h2 c.电解时得到h2、o2体积比为2:1 d.1.013105pa时沸点为1000c17.欲用98的浓硫酸(= 1.84gcm3)配制成浓度为0.5 moll的稀硫酸500ml。 选用的主要仪器有： ， ， ， ， 。 请将下列各操作，按正确的序号填在横线上。a用量筒量取浓硫酸；b反复颠倒摇匀；c用胶头滴管加水至刻度；d洗净所用仪器；e稀释浓硫酸；f将溶液转入容量瓶； 其操作正确的顺序依次为： 。 简要回答下列问题：所需浓硫酸的体积为 ml。如果实验室有15ml、20ml、50ml的量筒应选用 ml的量筒最好，量取时发现量筒不干净用水洗净后直接量取将使结果浓度 （偏高、偏低、无影响）。将浓硫酸沿烧杯内壁慢慢注入盛水的烧杯中，并不断搅拌的目的是 ，若搅拌过程中有液体溅出结果会使浓度偏 。在转入容量瓶前烧杯中液体应 ，否则会使结果浓度偏 ；并洗涤烧杯23次，洗涤液也要