2025版新教材高考化学一轮复习第9章化学实验基础第3节素养提升19突破“定量计算型”综合实验学案鲁科版

PAGE6-突破“定量计算型”综合试验1．固体成分检测试验方案设计的一般方法方法一：取少量固体试样→溶于水配成溶液→检测溶液中存在的阴、阳离子→得出试验结论。方法二：取少量固体试样→在氧气流等中反应→检测所产生的物质(如气体)→得出试验结论。方法三：取少量固体试样→加酸(或碱)溶液产生气体→检测气体产物的成分→得出试验结论。2．固体物质组成的定量测定的常用方法(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是改进后的量气装置。(3)测气体质量法将生成的气体通入足量的汲取剂中，通过称量试验前后汲取剂的质量，求得所汲取气体的质量，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。(5)热重法只要物质受热时发生质量变更，都可以用热重法来探讨物质的组成。热重法是在限制温度的条件下，测量物质的质量与温度关系的方法。通过分析热重曲线，我们可以知道样品及其可能产生的中间产物的组成、热稳定性、热分解状况及生成产物等与质量相联系的信息。3．“五看法”处理试验数据(1)看数据是否符合测量仪器的精度特点，如用托盘天平测得的质量的精度为0.1g，若精度值超过了这个范围，说明所得数据是错误的。(2)看数据是否在误差允许范围内，若所得的数据明显超出误差允许范围，要舍去。(3)看反应是否完全，是否是过量反应物作用下所得的数据，只有完全反应时所得的数据，才能进行有效处理和应用。(4)看所得数据的测试环境是否一样，特殊是气体体积数据，只有在温度、压强一样的状况下才能进行比较、运算。(5)看数据测量过程是否规范、合理，错误和违反测量规则的数据须要舍去。1．(2024·天津高考)为测定CuSO4溶液的浓度，甲、乙两同学设计了两个方案。回答下列问题：Ⅰ.甲方案试验原理：CuSO4＋BaCl2=BaSO4↓＋CuCl2试验步骤：(1)推断SOeq\o\al(2－,4)沉淀完全的操作为___________________________________。(2)步骤②推断沉淀是否洗净所选用的试剂为________。(3)步骤③灼烧时盛装样品的仪器名称为________。(4)固体质量为wg，则c(CuSO4)＝________mol·L－1。(5)若步骤①从烧杯中转移沉淀时未洗涤烧杯，则测得c(CuSO4)________(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。Ⅱ.乙方案试验原理：Zn＋CuSO4=ZnSO4＋CuZn＋H2SO4=ZnSO4＋H2↑试验步骤：①按下图安装装置(夹持仪器略去)②……③在仪器A、B、C、D、E中加入图示的试剂④调整D、E中两液面相平，使D中液面保持在0或略低于0刻度位置，读数并记录⑤将CuSO4溶液滴入A中并搅拌，反应完成后，再滴加稀硫酸至体系不再有气体产生⑥待体系复原到室温，移动E管，保持D、E中两液面相平，读数并记录⑦处理数据(6)步骤②为_____________________________________。(7)步骤⑥需保证体系复原到室温的缘由是________(填标号)。a．反应热受温度影响b．气体密度受温度影响c．反应速率受温度影响(8)Zn粉质量为ag，若测得H2体积为bmL，已知试验条件下ρ(H2)＝dg·L－1，则c(CuSO4)＝________mol·L－1(列出计算表达式)。(9)若步骤⑥E管液面高于D管，未调液面即读数，则测得c(CuSO4)________(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。(10)是否能用同样的装置和方法测定MgSO4溶液的浓度：________(填“是”或“否”)。解析：(1)推断SOeq\o\al(2－,4)沉淀完全的操作是向上层清液中(或取上层清液少许于试管中)接着滴加BaCl2溶液，若无白色沉淀生成，则沉淀完全。(2)BaSO4沉淀表面附着的离子是Cu2＋、Ba2＋和Cl－，可向洗涤液中加入AgNO3溶液，若没有沉淀生成，则证明BaSO4沉淀已洗净。(3)步骤③灼烧的是BaSO4固体，灼烧固体选择的仪器是坩埚。(4)wg为BaSO4的质量，BaSO4的物质的量为eq\f(w,233)mol，由化学方程式：CuSO4＋BaCl2=BaSO4↓＋CuCl2可知，CuSO4的物质的量等于BaSO4的物质的量，所以CuSO4溶液的浓度为c(CuSO4)＝eq\f(\f(w,233)mol,0.025L)＝eq\f(40w,233)mol·L－1。(5)若步骤①中，转移沉淀时未洗涤烧杯，会造成BaSO4沉淀的质量削减，所以使测得c(CuSO4)偏低。(6)安装好装置后的下一步操作是检查装置的气密性。(7)步骤⑥中保证体系复原到室温的缘由是气体密度受温度影响较大，温度过高或过低都会造成气体密度的变更。(8)Zn粉的物质的量为eq\f(a,65)mol，反应产生H2的物质的量为eq\f(dg·L－1×b×10－3L,2g·mol－1)＝eq\f(bd×10－3,2)mol，由Zn＋H2SO4=ZnSO4＋H2↑知，与H2SO4反应的Zn的物质的量等于产生H2的物质的量，为eq\f(bd×10－3,2)mol，与CuSO4反应消耗的Zn为(eq\f(a,65)－eq\f(bd×10－3,2))mol。由化学方程式Zn＋CuSO4=ZnSO4＋Cu可知，与CuSO4反应消耗的Zn的物质的量等于CuSO4的物质的量，所以c(CuSO4)＝eq\f(\f(a,65)－\f(bd×10－3,2),25×10－3)mol·L－1。(9)若步骤⑥E管液面高于D管，则D管内气体压强高于外界大气压，造成气体体积b的数值偏小，由c(CuSO4)＝eq\f(\f(a,65)－\f(bd×10－3,2),25×10－3)mol·L－1可知，会使c(CuSO4)偏高。(10)因为Zn和MgSO4溶液不反应，所以不能用同样的装置和方法测定MgSO4溶液的浓度。答案：(1)向上层清液中接着滴加BaCl2溶液，若无白色沉淀生成，则沉淀完全(2)AgNO3溶液(3)坩埚(4)eq\f(40w,233)(5)偏低(6)检查装置气密性(7)b(8)eq\f(\f(a,65)－\f(bd×10－3,2),25×10－3)(9)偏高(10)否2．水中的溶解氧是水生生物生存不行缺少的条件。某课外小组采纳碘量法测定学校周边河水中的溶解氧。试验步骤及测定原理如下：Ⅰ.取样、氧的固定用溶解氧瓶采集水样。记录大气压及水体温度。将水样与Mn(OH)2碱性悬浊液(含有KI)混合，反应生成MnO(OH)2，实现氧的固定。Ⅱ.酸化、滴定将固氧后的水样酸化，MnO(OH)2被I－还原为Mn2＋，在暗处静置5min，然后用标准Na2S2O3溶液滴定生成的I2(2S2Oeq\o\al(2－,3)＋I2=2I－＋S4Oeq\o\al(2－,6))。回答下列问题：(1)取水样时应尽量避开搅动水体表面，这样操作的主要目的是___________________________________________________________________。(2)“氧的固定”中发生反应的化学方程式为_______________________。(3)Na2S2O3溶液不稳定，运用前需标定。配制该溶液时须要的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、试剂瓶和________；蒸馏水必需经过煮沸、冷却后才能运用，其目的是杀菌、除________及二氧化碳。(4)取100.00mL水样经固氧、酸化后，用amol·L－1Na2S2O3溶液滴定，以淀粉溶液作指示剂，终点现象为_______________________________________；若消耗Na2S2O3溶液的体积为bmL，则水样中溶解氧的含量为________mg·L－1。(5)上述滴定完成时，若滴定管尖嘴处留有气泡，会导致测定结果偏________(填“高”或“低”)。解析：(2)依据氧化还原反应原理，Mn(OH)2被氧气氧化为MnO(OH)2，由此可得化学方程式：2Mn(OH)2＋O2=2MnO(OH)2。(3)肯定物质的量浓度溶液的配制还须要容量瓶；加热可以除去溶解的氧气，避开试验结果不精确。(4)该试验用硫代硫酸钠标准液滴定I2，因此终点现象为当最终一滴标准液滴入时，溶液由蓝色变为无色，且半分钟内无变更；依据关系式O2～2MnO(OH)2～2I2～4Na2S2O3，可得水样中溶解氧的含量为[(ab×10－3)mol÷4×32g·mol－1×103mg·g－1]÷0.1L＝80abmg·L－1。(5)终点读数时尖嘴处有气泡，气泡占据液体应占有的体积，会导致测得的消耗的Na2S2O3溶液体积偏小，使最终结果偏低。答案：(1)使测定值与水体中的实际值保持一样，避开产生误差(2)2Mn(OH)2＋O2=2MnO(OH)2(3)容量瓶氧气(4)当最终一滴标准液滴入时，溶液由蓝色变为无色，且半分钟内无变更80ab(5)低3．(2024·临沂模拟)草酸铁铵[(NH4)3Fe(C2O4)3]是一种常用的金属着色剂，易溶于水，常温下其水溶液的pH介于4.0～5.0。某爱好小组设计试验制备草酸铁铵并测其纯度。(1)甲组设计由硝酸氧化葡萄糖制取草酸，其试验装置(夹持及加热装置略去)如图所示。①仪器a的名称是_____________________________________。②55～60℃下，装置A中生成H2C2O4，同时生成NO2和NO且物质的量之比为3∶1，该反应的化学方程式为__________________________________。③装置B的作用是______________________________________；装置C中盛装的试剂是________。(2)乙组利用甲组提纯后的草酸溶液制备草酸铁铵。将Fe2O3在搅拌条件下溶于热的草酸溶液；滴加氨水至________，然后将溶液________、过滤、洗涤并干燥，制得草酸铁铵产品。(3)丙组设计试验测定乙组产品的纯度。精确称量5.000g产品配成100mL溶液，取10.00mL于锥形瓶中，加入足量0.1000mol·L－1稀硫酸酸化后，再用0.1000mol·L－1KMnO4标准溶液进行滴定，消耗KMnO4溶液的体积为12.00mL。①滴定终点的现象是______________________________。②滴定过程中发觉褪色速率起先缓慢后快速加快，其主要缘由是______________________________________________________________________________________________________________________________。③产品中(NH4)3Fe(C2O4)3的质量分数为________%。[已知：(NH4)3Fe(C2O4)3的摩尔质量为374g·mol－1]解析：(1)②55～60℃下，装置A中硝酸与葡萄糖发生氧化还原反应生成H2C2O4，同时生成NO2和NO且物质的量之比为3∶1，依据得失电子守恒、原子守恒，该反应的化学方程式为12HNO3＋C6H12O6eq\o(=,\s\up10(55～60℃))3H2C2O4＋9NO2↑＋3NO↑＋9H2O。③反应中生成的NO2和NO均为污染性气体．须要尾气汲取，装置B的作用是作平安瓶防止倒吸；装置C中盛装的试剂是NaOH溶液，用于汲取NO2和NO，发生的反应为NO＋NO2＋2NaOH=2NaNO2＋H2O。(2)草酸铁铵[(NH4)3Fe(C2O4)3]易溶于水，常温下其水溶液的pH介于4.0～5.0，则将Fe2O3在搅拌条件下溶于热的草酸溶液，滴加氨水至pH介于4.0～5.0，草酸铁铵是铵盐，温度过高易分解，且温度过高促进NHeq\o\al(＋,4)和Fe3＋水解，不能干脆加热蒸干，故将溶液进行蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤并干燥，制得草酸铁铵产品。(3)①滴定的原理是高锰酸钾溶液与草酸根离子发生氧化还原反应，则滴定终点的现象是加入最终一滴高锰酸钾溶液，溶液变为粉红色，且半分钟内不褪色。②滴定过程中高锰酸钾被还原为Mn2＋，且随着反应进行，Mn2＋的浓度增大，反应速率加快，说明反应生成的Mn2＋可以加快反应速率，即Mn2＋起催化作用。③滴定过程中，产品加稀硫酸酸化后形成草酸，草酸与高锰酸钾溶液发生氧化还原反应，离子反应为5H2C2O4＋2MnOeq\o\al(－,4)＋6H＋=2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O,10.00mL产品溶液消耗n(MnOeq\o\al(－,4))＝0.1000mol·L－1×0.012L＝0.0012mol，则10.00mL产品溶液中n(H2C2O4)＝eq\f(5,2)n(MnOeq\o\al(－,4))＝eq\f(5,2)×0.0012mol＝0.003mol，依据物料守恒，100mL产品配成的溶液中(NH4)3Fe(C2O4)3的质