競賽化學(xué)專業(yè)知識(shí)市公開課獲獎(jiǎng)?wù)n件

1、競 賽 化 學(xué)李樹偉 .51第1頁第1頁三聚氰胺呈弱堿性 （pKb=8）醋酸呈弱酸性 （Ka =1.7610-5）SnS（Ksp=110-25） (武大分析化學(xué))SnS（Ksp=3.2510-28） (傅獻(xiàn)彩大學(xué)化學(xué))ZnS（Ksp=1.610-24） (江蘇版化學(xué)反應(yīng)原理ZnS（Ksp=2.9310-25） (山東版化學(xué)反應(yīng)原理 化學(xué)數(shù)據(jù)起源于試驗(yàn)結(jié)果，數(shù)據(jù)隨測定條件而改變。為何說化學(xué)是試驗(yàn)科學(xué)？2第2頁第2頁現(xiàn)行酸堿滴定試驗(yàn)辦法 人教版，0.1000mol/L 酸堿互滴，加到19.00，19.96，20.00，20.04mL 蘇教版，0.1000mol/L 酸堿互滴，加到19.60，19.

2、95，20.00，20.05mL 魯教版，活動(dòng)探究，給0.1000mol/L 鹽酸，用氫氧化鈉滴定，計(jì)算NaOH濃度。3第3頁第3頁六、酸堿滴定法應(yīng)用 雙批示劑法測定工業(yè)堿 甲醛法測定銨鹽中氮 凱氏定氮法測定蛋白質(zhì)含量 4第4頁第4頁 表3 NaOH滴定HCl時(shí)溶液pH(CNaOH=CHCl=0.1000 molL-1,VHCl=20.00mL)加入NaOH溶液(mL)HCl被滴定百分?jǐn)?shù)剩余HCl溶液(mL)過量NaOH溶液(mL)H+molL-1pH0.0020.001.0010-11.0018.0090.002.005.2610-32.2819.8099.000.205.0310-43.3

3、019.9699.800.041.0010-44.0019.9899.900.025.0010-54.3020.00100.000.001.0010-77.0020.02100.10.022.0010-109.7020.04100.20.041.0010-1010.0020.20101.00.202.0010-1110.7022.00110.02.002.0110-1211.7540.00200.020.003.0010-1312.505第5頁第5頁表4 NaOH滴定HAc時(shí)溶液pH(CNaOH=CHAc=0.1000molL-1)加入NaOH溶液(mL)HAc被滴定百分?jǐn)?shù)剩余HAc溶液(mL

4、)過量NaOH溶液(mL)pH0.000.0020.002.8710.0050.0010.004.7018.0090.002.005.7019.8099.000.206.7419.9899.900.027.7420.00100.000.008.7220.02100.10.029.7020.20101.00.210.7022.00110.02.0011.7040.00200.020.0012.50表4 NaOH滴定HAc時(shí)溶液pH(CNaOH=CHAc=0.1000molL-1)6第6頁第6頁圖示 0.1000 molL-1NaOH滴定0.1000 molL-1HAc滴定曲線 7第7頁第7頁5沉

5、淀溶解平衡相關(guān)問題 一、酸效應(yīng)對(duì)沉淀溶解平衡影響二、絡(luò)合效應(yīng)對(duì)沉淀溶解平衡影響 8第8頁第8頁三、沉淀滴定法應(yīng)用 （一）莫爾法（二）佛爾哈德法（三）法楊司法 9第9頁第9頁 草酸鈣CaC2O4H2O是一個(gè)難溶鹽。它有主要分析化學(xué)和生理化學(xué)意義。在250C下它溶度積為2.110-9。草酸根離子能質(zhì)解而生成草酸氫根離子和草酸。在250C下H2C2O4和HC2O4-pKa值分別為1.23和4.28。同溫度下水離子積為1.010-14。 (a)寫出與計(jì)算一水合草酸鈣溶解度相關(guān)化學(xué)平衡常數(shù)表示式 例題（第十四屆ICHO試題） 10第10頁第10頁 (c)計(jì)算一水合草酸鈣在被植物緩沖體系調(diào)整成Ph=6.5

6、植物細(xì)胞里溶解度。 (d)計(jì)算一水合酸鈣在濃度為0.010molL-1鹽酸中溶解度以及該體系氫離子濃度。 (e)中各種其它物種平衡濃度。(b)寫出為計(jì)算草酸鈣在濃度為C強(qiáng)酸溶液中溶解度S必需（d(e)中各種其它物種平衡濃度。11第11頁第11頁解析：H+ = H2A + A2- + OH- （a）Ksp=Ca2+C2O42-=2.110-9 Kw=H+OH-=1.010-14 12第12頁第12頁（b） MBE CBE 13第13頁第13頁（c）直接使用已推出計(jì)算式：=4.610-5molL-1 14第14頁第14頁（d）由（b）式MBE和CBE，可推得下式：15第15頁第15頁.(1)(2)

7、16第16頁第16頁（e）Cl-=0.010molL-1 Ca2+=6.610-4molL-1C2O42-=3.210-6molL-1 HC2O4-=8.710-5molL-1H2C2O4=5.710-4molL-1 OH-=1.110-12molL-1 酸度一定，求解各組分平衡濃度是十分容易。 （1）(2)二式聯(lián)立，可求解S、H+兩個(gè)未知量。求解過程涉及 高次方程，求解復(fù)雜，可采用迭代法，迭代兩次，求得：H+0.0093molL-1S6.610-4molL-117第17頁第17頁6氧化還原滴定相關(guān)問題 一、高錳酸鉀法二、重鉻酸鉀法三、碘量法 18第18頁第18頁7滴定分析基本原理 及分析結(jié)果

8、計(jì)算一、基本原理二、滴定基本類型（一）直接滴定法（二）置換滴定法（三）返滴定法 （四）間接滴定法三、滴定結(jié)果計(jì)算四、滴定誤差簡介19第19頁第19頁1在 25酸性溶液里用碘量法測定碘酸銅()Cu(IO3)2溶度積。取用20.0ml碘酸銅飽和水溶液，用去30.0mL 0.100molL-1硫代硫酸鈉溶液。（1）依次寫出所有反應(yīng)配平化學(xué)方程式。（2）計(jì)算溶液中Cu2+離子起始濃度。（3）擬定碘酸銅()溶度積Ksp及單位。忽略活度系數(shù)。第21屆ICHO試題20第20頁第20頁1金屬M(fèi)e在其氧化物中氧化態(tài)為+，MeO、Me2O3為堿性，Me2O4、Me2O5呈兩性，Me2O5劇毒，溶于堿成MeO43-

9、，后者因溶液pH值減小呈聚陰離子。Me2O5溶于熱HNO3、熱H2SO4成MeO2+離子，與HCl反應(yīng)成MeOCl2和Cl2。這種缺氧（Me與O非整比）氧化物構(gòu)成為Me2O(5-x)（x0.2）。取2.648g這種樣品溶于H2SO4后用0.100molL-1Ce(ClO4)4滴定，耗41.3ml。給出此氧化物構(gòu)成。第23屆ICHO試題21第21頁第21頁7當(dāng)流向Chesapeake海灣淡水河在春季大雨后洪水泛濫時(shí)，海灣中淡水增長引起海蠔壢生長地帶鹽分減少。海壢正常生長所需最低氯離子濃度是8ppm（亦可近似表示為8mgL-1）a)一周大雨之后，對(duì)海灣水進(jìn)行分析。向50.00ml海灣水樣中加幾滴K

10、2CrO4批示劑，用16.16ml濃度為0.00164molL-1AgNO3溶液滴定，終點(diǎn)時(shí)形成明顯磚紅色沉淀。Ksp(AgCl)1.7810-10 Ksp(Ag2CrO4)=1.0010-12i）樣品中氯離子摩爾濃度是多少？ii）水中是否含有足夠氯離子以供海壢正常生長？圈出是或不是。 寫出計(jì)算過程。第24屆ICHO試題22第22頁第22頁iii）寫出滴定劑和樣品反應(yīng)配平化學(xué)方程式；iv）寫出滴定終點(diǎn)顏色改變配平離子反應(yīng)式。圈出反應(yīng)式中磚紅色化合物分子式；v）在滴定終點(diǎn)，鉻酸根離子濃度是0.020molL-1。計(jì)算當(dāng)磚紅色沉淀出現(xiàn)時(shí)溶液中Cl-濃度。vi）為使滴定更有效，被滴定溶液必須呈中性或

11、弱堿性。寫出用來描述在酸性介質(zhì)中所發(fā)生競爭反應(yīng)配平方程式（這個(gè)反應(yīng)影響滴定終點(diǎn)觀測）。b）假如開始滴定期樣品溶液是酸性，通常向被滴溶液加入緩沖溶液以控制pH。假定海灣水pH為5.10，則由于酸性太強(qiáng)而不能進(jìn)行準(zhǔn)確分析。23第23頁第23頁i）從列出體系中選擇一個(gè)緩沖劑，此緩沖劑能使你建立并維持pH7.20水溶液介質(zhì)。圈出你所選擇緩沖溶液號(hào)碼（假定緩沖劑不與樣品和滴定劑發(fā)生反應(yīng)） 緩沖體系 弱酸K(25)(1)0.1molL-1乳酸/0.1molL-1乳酸鈉 1.410-4(2)0.1molL-1醋酸/0.1molL-1醋酸鈉 1.810-5(3)0.1molL-1NaH2PO4/0.1molL

12、-1Na2HPO4 6.210-8(4)0.1molL-1NH4NO3/0.1molL-1氨水 5.610-10寫出使你做出這種選擇計(jì)算過程。24第24頁第24頁ii）用從（i）中選出緩沖體系，計(jì)算溶解在蒸餾水中以配制500mlpH7.20緩沖溶液所需弱酸及其共軛堿質(zhì)量。c）在另一個(gè)50.00ml海灣水樣中氯離子濃度由佛爾哈德（Volhard）法測定。將過量AgNO3加到樣品中，過量Ag+用原則KSCN溶液滴定，生成AgSCN沉淀。若加入50.00ml濃度為0.00129molL-1AgNO3溶液到水樣后引起過量Ag+需要27.46ml 1.4110-3mol L-1KSCN溶液來滴定，計(jì)算海

13、灣水中氯離子濃度。d）在含有更高氯離子濃度天然水中，Cl-能夠通過沉淀為AgCl重量法來測定。此辦法缺點(diǎn)之一是AgCl易發(fā)生分解反應(yīng)：25第25頁第25頁假如這一光解反應(yīng)在過量Ag+存在下發(fā)生，則伴隨另一反應(yīng)：3Cl2(g)2H2O(1)5Ag+(aq)5AgCl(s)ClO3-(aq)6H+(aq)假如3.000克AgCl樣品（這些樣品同含有Ag+溶液接觸）中有0.0100克發(fā)生了光解反應(yīng)（如上述方程式所表示），請計(jì)算由這些反應(yīng)所產(chǎn)生固體最后總質(zhì)量。26第26頁第26頁試題1 在緊張?bào)w力活動(dòng)時(shí)，肌肉內(nèi)形成乳酸（缺氧新陳代謝）。乳酸在血液中與碳酸氫鹽反應(yīng)而被中和。這可用下列計(jì)算來闡明。乳酸(H

14、L)是一元酸，其電離常數(shù)K(HL)等于1.410-4。碳酸一級(jí)及二級(jí)電離常數(shù)分別為Ka1=4.510-7，Ka2=4.710-11。認(rèn)為，在反應(yīng)過程中所有二氧化碳留在溶液中。A計(jì)算3.0010-3mol/L HL溶液pH值。B計(jì)算乳酸與碳酸氫鹽之間反應(yīng)平衡常數(shù)。C向1.00L 0.024mol/LNaHCO3溶液中加入3.0010-3mol乳酸HL。將此時(shí)溶液體積改變忽略不計(jì)，并認(rèn)為乳酸已完全中和，計(jì)算溶液pH值。 第26屆ICHO試題27第27頁第27頁（1）加入HL之前NaHCO3溶液。（2）加入HL之后NaHCO3溶液。D在體力活動(dòng)過程中由于形成乳酸，一些人血液pH值由7.4變到7.00

15、。為了后面計(jì)算，我們能夠?qū)⒀嚎醋魇莗H值=7.40和HCO3-=0.22mol/L碳酸氫鹽溶液。若要使此溶液pH值等于7.00需要向1.00L溶液中加入多少摩乳酸?E被CaCO3(固體)飽和水溶液pH值=9.95，計(jì)算碳酸鈣在水中溶解度，并驗(yàn)證其溶度積(KSP)等于510-9。F血液含有鈣。計(jì)算D項(xiàng)所述溶液(pH值=7.40，HCO3-=0.22mol/L) 中游離鈣離子最大濃度。28第28頁第28頁第26屆ICHO慣用凱氏法測定農(nóng)產(chǎn)品中氮。這個(gè)辦法是用熱濃硫酸處理樣品，使以有機(jī)鍵結(jié)合氮轉(zhuǎn)變?yōu)殇@離子。然后把氫氧化鈉加入混合物中，將所形成氨逐出，用已知濃度和體積鹽酸吸取。此后過量鹽酸用原則氫氧

16、化鈉溶液返滴定，算出樣品中氮含量。 A0.2515g谷物樣品先用硫酸處理，然后再用氫氧化鈉處理，逐出所形成氨，用50.00mL濃度為0.1010mol/L鹽酸吸取。滴定過量鹽酸消耗0.1050mol/L氫氧化鈉溶液19.30mL。計(jì)算樣品中氮含量質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。29第29頁第29頁B計(jì)算A項(xiàng)中被滴定溶液當(dāng)分別加入氫氧化鈉溶液0mL、9.65mL、19.30mL和28.95mL時(shí)pH值。氣態(tài)氨與鹽酸作用過程中溶液體積改變忽略不計(jì)。銨離子Ka=5.710-10。C依據(jù)B項(xiàng)中計(jì)算，畫出滴定曲線。D用于返滴定批示劑應(yīng)有如何pH值變色范圍。E凱氏法也可用于測定氨基酸摩爾質(zhì)量。在試驗(yàn)中曾用下列辦法擬定天然氨基

17、酸摩爾質(zhì)量。為進(jìn)行試驗(yàn)，使用了純氨基酸稱樣0.2345g。用濃度為0.1010mol/L鹽酸50.00mL吸取氨。滴定過量鹽酸消耗0.1050mol/L氫氧化鈉溶液17.50mL。假定氨基酸構(gòu)成中有一個(gè)或兩個(gè)氨基，計(jì)算其摩爾質(zhì)量。30第30頁第30頁第二題 能夠用NO3-離子選擇電極監(jiān)測乳品廠生產(chǎn)副產(chǎn)品乳清中NO3-含量。乳清中NO3-離子濃度普通在左右65mgdm-3。1下圖給出是硝酸根離子選擇電極校準(zhǔn)曲線。這是在適當(dāng)酸度和Cl-離子濃度為2.610-3moldm-3條件下配制NO3-離子系列原則溶液中測得。問在上述條件下用離子選擇電極監(jiān)測乳清中NO3-是否可行?第27屆ICHO試題31第3

18、1頁第31頁32第32頁第32頁2. NO3-離子和共存干擾離子Xn- 給電極響應(yīng)能夠用選擇系數(shù)反應(yīng)出其相關(guān)性已知Cl-,SO42-,ClO4-對(duì)NO3-測定選擇系數(shù)分別表示為：33第33頁第33頁式中濃度C單位是moldm-3。當(dāng)乳清中NO3-含量為1.410-3moldm-3。Cl-含量為1.610-2moldm-3時(shí)，為使NO3-測定誤差小于1%，應(yīng)當(dāng)選取下列哪種物質(zhì)來消除Cl-離子干擾？AAgNO3 B.Ag2SO4 C.AgClO4 計(jì)算1升欲測樣品溶液中需加入該銀鹽多少摩爾。34第34頁第34頁3.用上述辦法在298K下測定NO3-離子濃度，取 25.00cm3樣品溶液，測得電極電

19、勢為E=-160mV。加入1.00cm3 0.100 moldm-3 NO3-原則溶液后，電位變?yōu)?130mV。計(jì)算乳清中NO3-濃度。這是一個(gè)單電子改變過程，n=1。4.CH3COO-離子對(duì)NO3-測定電位選擇系數(shù)為35第35頁第35頁假如在問題2樣品溶液中加入AgCH3COO來消除Cl-干擾，為使測定NO3-誤差小于1%，求溶液允許pH值上限。參考數(shù)據(jù)：Ksp(AgCl)=3.210-10 Ksp(Ag2SO4)=8.010-5 Ksp(AgCH3COO)= 8.010-5Ks (CH3COOH)=2.210-5 Ar(n)=14.0036第36頁第36頁第2題 檢出限量是痕量元素分析基本

20、參數(shù)之一。它被定義為：在給定辦法準(zhǔn)確度一定期，被測元素最小檢出質(zhì)量。微量鉍測定即為一例。1927 年德國化學(xué)家 Bergh 提出用形成 8羥基喹啉與四碘合鉍酸難溶鹽C9H6(OH) NHBiI4（相對(duì)分子質(zhì)量 Mr=862.7）辦法沉淀鉍。 （1）a）畫出該難溶鹽陽離子 b）指明該鹽中秘氧化態(tài)。 （2）若該鹽沉淀最小檢出質(zhì)量是50.0mg，用Bergh法估算測定鉍最小質(zhì)量（mg）。 為測定痕量鉍，RBelch等來自伯明翰化學(xué)家創(chuàng)建了一個(gè)多步法，進(jìn)行一系列反應(yīng)后對(duì)最后產(chǎn)物進(jìn)行滴定。該法詳細(xì)描述下列： 第28屆 ICHO試題37第37頁第37頁環(huán)節(jié)1 在冷卻條件下向含痕量 Bi3+（mL）酸化了溶

21、液加入50mg六硫氰酸合鉻（）酸鉀(K3Cr(SCN)6)，使鉍定量沉淀。 （3）寫出配平離子方程式。 環(huán)節(jié)2 沉淀通過濾后用冷水洗滌,再用 5mL10NaHCO3溶液處理，上述沉淀轉(zhuǎn)化成碳酸氧鉍(BiO)2CO3沉淀，同時(shí)生成六硫氰酸合鉻（）酸根離子進(jìn)入溶液中。 （4）寫出配平離子方程式。 環(huán)節(jié)3 將稍加酸化濾液轉(zhuǎn)移到一個(gè)分液漏斗中，加入 0.5mL 含碘飽和氯仿溶液，激烈振搖，碘把配合物中配體氧化成 ICN 和硫酸根離子。 38第38頁第38頁（5）寫出配平離子方程式。 環(huán)節(jié)4 過 5 分鐘后向混合物加入 4mL 2moLL-1硫酸溶液，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，揮發(fā)出碘分子。 （6）寫出酸化時(shí)發(fā)生反

22、應(yīng)離子方程式 環(huán)節(jié) 5 分四次用氯仿定量地萃取碘，把水相轉(zhuǎn)入一個(gè)燒瓶，加入1mL 溴水，搖勻，放置5分鐘。 （7）寫出加入溴水后發(fā)生化學(xué)反應(yīng)離子方程式。注意，過量溴水能夠跟氫氰酸反應(yīng)，釋放出BrCN，碘則被氧化成IO3-。環(huán)節(jié) 6 為除去過量溴，向混合物中加入3mL90甲酸。 （8）寫出配平離子方程式。 環(huán)節(jié) 7 向稍加酸化溶液加入過量1.5g碘化鉀。 39第39頁第39頁（9）寫出這個(gè)反應(yīng)配平離子方程式。注意， 要考慮碘離子會(huì)與BrCN反應(yīng)，正如碘離子會(huì)與ICN生成碘分子相同。 環(huán)節(jié) 8 用0.00200moldm-3Na2S2O3原則溶液滴定上面得到溶液。所得結(jié)果被用來計(jì)算樣品中鉍含量。

23、（10） a）在原始樣品中每1mol鉍要消耗多少摩爾 Na2S2O3？ b）假定可靠測定所用0.00200moldm-3 Na2S2O3原則溶液量不低于1mol，則用此法能夠測定鉍最低量為多少？ 40第40頁第40頁（11）上述多步法比Bergh重量法靈敏度高多少倍？第四題 重鉻酸鉀是最廣泛應(yīng)用沉淀劑之一。在Cr()水溶液中有下列平衡：HCrO4-+H2O=CrO42-+H3O+ pK1=6.50 2HCrO4- =Cr2O72-+H2O pK1=-1.36所有其它涉及鉻平衡能夠忽略，所有活度系數(shù)設(shè)為1。1水離子積為Kw=1.010-14,估算下列兩式平衡常數(shù)。 a) CrO42-+H2O=H

24、CrO4-+OH- b) Cr2O72-+2OH-=2CrO42-+H2O41第41頁第41頁2BaCrO4溶度積為1.210-10，而重鉻酸鋇易溶于水。向中檔濃度重鉻酸鉀溶液中添加下列試劑時(shí)，1b平衡態(tài)將向哪個(gè)方向移動(dòng)？a)KOH b)HCl c)BaCl2 d)H2O(需要考慮以上所有平衡)3醋酸解離常數(shù)Ka為1.810-5，計(jì)算下列溶液pH值。a) 0.010M K2CrO4 b) 0.010M K2Cr2O7c) 0.010M K2Cr2O7+0.01M CH3COOH4計(jì)算0.010M K2Cr2O7+0.01M CH3COOH溶液中下列離子平衡濃度。 a) CrO42- b) Cr

25、2O72-42第42頁第42頁08四川省級(jí)第6題（13分）草酸三氫鉀是一個(gè)主要化學(xué)試劑，廣泛用于分析試劑及緩沖溶液配制，等級(jí)為分析純(A.R)產(chǎn)品售價(jià)大約每公斤70元。下面是草酸三氫鉀產(chǎn)品標(biāo)簽。化學(xué)名稱：草酸三氫鉀、四 草 酸 鉀、 乙二酸三氫鉀、四乙二酸鉀英文名：potassium trihydrogen dioxalate dihydrate或potassium tetraoxalate分子式：KHC2O4H2C2O42H2O或 C4H3KO82H2O43第43頁第43頁分子量：254.19 性質(zhì)：無色晶體或白色粉末。熱至100失水成無水物，更高溫度時(shí)分解為碳酸鉀和一氧化碳等，溶于水,微溶

26、于醇。質(zhì)量指標(biāo)：KHC2O4H2C2O42H2O含量，分析純(A.R)不小于99.5 ， 化學(xué)純(C.P)不小于99.0。44第44頁第44頁6-1 對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量鑒定能夠采用氧化還原滴定法，操作環(huán)節(jié)下列：稱取草酸三氫鉀樣品1.271克，溶解后定容在100mL容量瓶A中，用移液管移取25.00mL到錐形瓶中，加硫酸酸化后，用0.04000 molL-1 KMnO4溶液滴定至終點(diǎn)，消耗24.91mL。45第45頁第45頁（1） 寫出發(fā)生滴定化學(xué)反應(yīng)方程式。（2） 該滴定使用什么批示劑，終點(diǎn)顏色將如何改變？（3） 計(jì)算該草酸三氫鉀樣品質(zhì)量分?jǐn)?shù)。（4） 該產(chǎn)品屬于哪種等級(jí)化學(xué)試劑？46第46頁第46頁6

27、-2 采用氧化還原滴定法操作時(shí)能夠觀測到這樣現(xiàn)象，剛剛加入第一滴KMnO4到草酸三氫鉀溶液中，溶液呈現(xiàn)紫紅色，大約3分鐘紫紅色褪去，隨后加入KMnO4紫紅色則馬上褪去。試給出簡明解釋。47第47頁第47頁6-3 對(duì)該品質(zhì)量鑒定也能夠采用酸堿滴定法來完畢，用移液管移取容量瓶A中溶液25.00mL到錐形瓶中，加入酚酞作為批示劑，使用0.1425 molL-1 NaOH溶液滴定至終點(diǎn)，計(jì)算需要消耗多少毫升NaOH原則溶液。48第48頁第48頁09四川省預(yù)賽題：國家原則GB /T5009.5-要求了食品中蛋白質(zhì)測定采用是凱氏定氮法，某中學(xué)學(xué)生用凱氏定氮法試驗(yàn)證實(shí)了在牛奶中非法加入三聚氰胺作用原理。學(xué)生們試驗(yàn)環(huán)節(jié)下列：準(zhǔn)確稱取0.6000克某奶粉樣品，用濃硫酸和催化劑共同加熱消化，使蛋白質(zhì)分解，產(chǎn)生氨與硫酸結(jié)合生成硫酸銨。 49第49頁第49頁在處理好含硫酸銨樣品中加濃氫氧化鈉。將蒸餾出氨完全吸取在