2025版新教材高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)第9章化學(xué)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)第3節(jié)素養(yǎng)提升19突破“定量計(jì)算型”綜合實(shí)驗(yàn)學(xué)案魯科版

PAGE6-突破“定量計(jì)算型”綜合試驗(yàn)1．固體成分檢測試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)的一般方法方法一：取少量固體試樣→溶于水配成溶液→檢測溶液中存在的陰、陽離子→得出試驗(yàn)結(jié)論。方法二：取少量固體試樣→在氧氣流等中反應(yīng)→檢測所產(chǎn)生的物質(zhì)(如氣體)→得出試驗(yàn)結(jié)論。方法三：取少量固體試樣→加酸(或堿)溶液產(chǎn)生氣體→檢測氣體產(chǎn)物的成分→得出試驗(yàn)結(jié)論。2．固體物質(zhì)組成的定量測定的常用方法(1)沉淀法先將某種成分轉(zhuǎn)化為沉淀，然后稱量純凈、干燥的沉淀的質(zhì)量，再進(jìn)行相關(guān)計(jì)算。(2)測氣體體積法對于產(chǎn)生氣體的反應(yīng)，可以通過測定氣體體積的方法測定樣品純度。量氣裝置的設(shè)計(jì)：下列裝置中，A是常規(guī)的量氣裝置，B、C、D是改進(jìn)后的量氣裝置。(3)測氣體質(zhì)量法將生成的氣體通入足量的汲取劑中，通過稱量試驗(yàn)前后汲取劑的質(zhì)量，求得所汲取氣體的質(zhì)量，然后進(jìn)行相關(guān)計(jì)算。(4)滴定法即利用滴定操作原理，通過酸堿中和滴定、沉淀滴定和氧化還原反應(yīng)滴定等獲得相應(yīng)數(shù)據(jù)后再進(jìn)行相關(guān)計(jì)算。(5)熱重法只要物質(zhì)受熱時(shí)發(fā)生質(zhì)量變更，都可以用熱重法來探討物質(zhì)的組成。熱重法是在限制溫度的條件下，測量物質(zhì)的質(zhì)量與溫度關(guān)系的方法。通過分析熱重曲線，我們可以知道樣品及其可能產(chǎn)生的中間產(chǎn)物的組成、熱穩(wěn)定性、熱分解狀況及生成產(chǎn)物等與質(zhì)量相聯(lián)系的信息。3．“五看法”處理試驗(yàn)數(shù)據(jù)(1)看數(shù)據(jù)是否符合測量儀器的精度特點(diǎn)，如用托盤天平測得的質(zhì)量的精度為0.1g，若精度值超過了這個(gè)范圍，說明所得數(shù)據(jù)是錯誤的。(2)看數(shù)據(jù)是否在誤差允許范圍內(nèi)，若所得的數(shù)據(jù)明顯超出誤差允許范圍，要舍去。(3)看反應(yīng)是否完全，是否是過量反應(yīng)物作用下所得的數(shù)據(jù)，只有完全反應(yīng)時(shí)所得的數(shù)據(jù)，才能進(jìn)行有效處理和應(yīng)用。(4)看所得數(shù)據(jù)的測試環(huán)境是否一樣，特殊是氣體體積數(shù)據(jù)，只有在溫度、壓強(qiáng)一樣的狀況下才能進(jìn)行比較、運(yùn)算。(5)看數(shù)據(jù)測量過程是否規(guī)范、合理，錯誤和違反測量規(guī)則的數(shù)據(jù)須要舍去。1．(2024·天津高考)為測定CuSO4溶液的濃度，甲、乙兩同學(xué)設(shè)計(jì)了兩個(gè)方案?；卮鹣铝袉栴}：Ⅰ.甲方案試驗(yàn)原理：CuSO4＋BaCl2=BaSO4↓＋CuCl2試驗(yàn)步驟：(1)推斷SOeq\o\al(2－,4)沉淀完全的操作為___________________________________。(2)步驟②推斷沉淀是否洗凈所選用的試劑為________。(3)步驟③灼燒時(shí)盛裝樣品的儀器名稱為________。(4)固體質(zhì)量為wg，則c(CuSO4)＝________mol·L－1。(5)若步驟①從燒杯中轉(zhuǎn)移沉淀時(shí)未洗滌燒杯，則測得c(CuSO4)________(填“偏高”“偏低”或“無影響”)。Ⅱ.乙方案試驗(yàn)原理：Zn＋CuSO4=ZnSO4＋CuZn＋H2SO4=ZnSO4＋H2↑試驗(yàn)步驟：①按下圖安裝裝置(夾持儀器略去)②……③在儀器A、B、C、D、E中加入圖示的試劑④調(diào)整D、E中兩液面相平，使D中液面保持在0或略低于0刻度位置，讀數(shù)并記錄⑤將CuSO4溶液滴入A中并攪拌，反應(yīng)完成后，再滴加稀硫酸至體系不再有氣體產(chǎn)生⑥待體系復(fù)原到室溫，移動E管，保持D、E中兩液面相平，讀數(shù)并記錄⑦處理數(shù)據(jù)(6)步驟②為_____________________________________。(7)步驟⑥需保證體系復(fù)原到室溫的緣由是________(填標(biāo)號)。a．反應(yīng)熱受溫度影響b．氣體密度受溫度影響c．反應(yīng)速率受溫度影響(8)Zn粉質(zhì)量為ag，若測得H2體積為bmL，已知試驗(yàn)條件下ρ(H2)＝dg·L－1，則c(CuSO4)＝________mol·L－1(列出計(jì)算表達(dá)式)。(9)若步驟⑥E管液面高于D管，未調(diào)液面即讀數(shù)，則測得c(CuSO4)________(填“偏高”“偏低”或“無影響”)。(10)是否能用同樣的裝置和方法測定MgSO4溶液的濃度：________(填“是”或“否”)。解析：(1)推斷SOeq\o\al(2－,4)沉淀完全的操作是向上層清液中(或取上層清液少許于試管中)接著滴加BaCl2溶液，若無白色沉淀生成，則沉淀完全。(2)BaSO4沉淀表面附著的離子是Cu2＋、Ba2＋和Cl－，可向洗滌液中加入AgNO3溶液，若沒有沉淀生成，則證明BaSO4沉淀已洗凈。(3)步驟③灼燒的是BaSO4固體，灼燒固體選擇的儀器是坩堝。(4)wg為BaSO4的質(zhì)量，BaSO4的物質(zhì)的量為eq\f(w,233)mol，由化學(xué)方程式：CuSO4＋BaCl2=BaSO4↓＋CuCl2可知，CuSO4的物質(zhì)的量等于BaSO4的物質(zhì)的量，所以CuSO4溶液的濃度為c(CuSO4)＝eq\f(\f(w,233)mol,0.025L)＝eq\f(40w,233)mol·L－1。(5)若步驟①中，轉(zhuǎn)移沉淀時(shí)未洗滌燒杯，會造成BaSO4沉淀的質(zhì)量削減，所以使測得c(CuSO4)偏低。(6)安裝好裝置后的下一步操作是檢查裝置的氣密性。(7)步驟⑥中保證體系復(fù)原到室溫的緣由是氣體密度受溫度影響較大，溫度過高或過低都會造成氣體密度的變更。(8)Zn粉的物質(zhì)的量為eq\f(a,65)mol，反應(yīng)產(chǎn)生H2的物質(zhì)的量為eq\f(dg·L－1×b×10－3L,2g·mol－1)＝eq\f(bd×10－3,2)mol，由Zn＋H2SO4=ZnSO4＋H2↑知，與H2SO4反應(yīng)的Zn的物質(zhì)的量等于產(chǎn)生H2的物質(zhì)的量，為eq\f(bd×10－3,2)mol，與CuSO4反應(yīng)消耗的Zn為(eq\f(a,65)－eq\f(bd×10－3,2))mol。由化學(xué)方程式Zn＋CuSO4=ZnSO4＋Cu可知，與CuSO4反應(yīng)消耗的Zn的物質(zhì)的量等于CuSO4的物質(zhì)的量，所以c(CuSO4)＝eq\f(\f(a,65)－\f(bd×10－3,2),25×10－3)mol·L－1。(9)若步驟⑥E管液面高于D管，則D管內(nèi)氣體壓強(qiáng)高于外界大氣壓，造成氣體體積b的數(shù)值偏小，由c(CuSO4)＝eq\f(\f(a,65)－\f(bd×10－3,2),25×10－3)mol·L－1可知，會使c(CuSO4)偏高。(10)因?yàn)閆n和MgSO4溶液不反應(yīng)，所以不能用同樣的裝置和方法測定MgSO4溶液的濃度。答案：(1)向上層清液中接著滴加BaCl2溶液，若無白色沉淀生成，則沉淀完全(2)AgNO3溶液(3)坩堝(4)eq\f(40w,233)(5)偏低(6)檢查裝置氣密性(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條件。某課外小組采納碘量法測定學(xué)校周邊河水中的溶解氧。試驗(yàn)步驟及測定原理如下：Ⅰ.取樣、氧的固定用溶解氧瓶采集水樣。記錄大氣壓及水體溫度。將水樣與Mn(OH)2堿性懸濁液(含有KI)混合，反應(yīng)生成MnO(OH)2，實(shí)現(xiàn)氧的固定。Ⅱ.酸化、滴定將固氧后的水樣酸化，MnO(OH)2被I－還原為Mn2＋，在暗處靜置5min，然后用標(biāo)準(zhǔn)Na2S2O3溶液滴定生成的I2(2S2Oeq\o\al(2－,3)＋I(xiàn)2=2I－＋S4Oeq\o\al(2－,6))?；卮鹣铝袉栴}：(1)取水樣時(shí)應(yīng)盡量避開攪動水體表面，這樣操作的主要目的是___________________________________________________________________。(2)“氧的固定”中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_______________________。(3)Na2S2O3溶液不穩(wěn)定，運(yùn)用前需標(biāo)定。配制該溶液時(shí)須要的玻璃儀器有燒杯、玻璃棒、試劑瓶和________；蒸餾水必需經(jīng)過煮沸、冷卻后才能運(yùn)用，其目的是殺菌、除________及二氧化碳。(4)取100.00mL水樣經(jīng)固氧、酸化后，用amol·L－1Na2S2O3溶液滴定，以淀粉溶液作指示劑，終點(diǎn)現(xiàn)象為_______________________________________；若消耗Na2S2O3溶液的體積為bmL，則水樣中溶解氧的含量為________mg·L－1。(5)上述滴定完成時(shí)，若滴定管尖嘴處留有氣泡，會導(dǎo)致測定結(jié)果偏________(填“高”或“低”)。解析：(2)依據(jù)氧化還原反應(yīng)原理，Mn(OH)2被氧氣氧化為MnO(OH)2，由此可得化學(xué)方程式：2Mn(OH)2＋O2=2MnO(OH)2。(3)肯定物質(zhì)的量濃度溶液的配制還須要容量瓶；加熱可以除去溶解的氧氣，避開試驗(yàn)結(jié)果不精確。(4)該試驗(yàn)用硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)液滴定I2，因此終點(diǎn)現(xiàn)象為當(dāng)最終一滴標(biāo)準(zhǔn)液滴入時(shí)，溶液由藍(lán)色變?yōu)闊o色，且半分鐘內(nèi)無變更；依據(jù)關(guān)系式O2～2MnO(OH)2～2I2～4Na2S2O3，可得水樣中溶解氧的含量為[(ab×10－3)mol÷4×32g·mol－1×103mg·g－1]÷0.1L＝80abmg·L－1。(5)終點(diǎn)讀數(shù)時(shí)尖嘴處有氣泡，氣泡占據(jù)液體應(yīng)占有的體積，會導(dǎo)致測得的消耗的Na2S2O3溶液體積偏小，使最終結(jié)果偏低。答案：(1)使測定值與水體中的實(shí)際值保持一樣，避開產(chǎn)生誤差(2)2Mn(OH)2＋O2=2MnO(OH)2(3)容量瓶氧氣(4)當(dāng)最終一滴標(biāo)準(zhǔn)液滴入時(shí)，溶液由藍(lán)色變?yōu)闊o色，且半分鐘內(nèi)無變更80ab(5)低3．(2024·臨沂模擬)草酸鐵銨[(NH4)3Fe(C2O4)3]是一種常用的金屬著色劑，易溶于水，常溫下其水溶液的pH介于4.0～5.0。某愛好小組設(shè)計(jì)試驗(yàn)制備草酸鐵銨并測其純度。(1)甲組設(shè)計(jì)由硝酸氧化葡萄糖制取草酸，其試驗(yàn)裝置(夾持及加熱裝置略去)如圖所示。①儀器a的名稱是_____________________________________。②55～60℃下，裝置A中生成H2C2O4，同時(shí)生成NO2和NO且物質(zhì)的量之比為3∶1，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為__________________________________。③裝置B的作用是______________________________________；裝置C中盛裝的試劑是________。(2)乙組利用甲組提純后的草酸溶液制備草酸鐵銨。將Fe2O3在攪拌條件下溶于熱的草酸溶液；滴加氨水至________，然后將溶液________、過濾、洗滌并干燥，制得草酸鐵銨產(chǎn)品。(3)丙組設(shè)計(jì)試驗(yàn)測定乙組產(chǎn)品的純度。精確稱量5.000g產(chǎn)品配成100mL溶液，取10.00mL于錐形瓶中，加入足量0.1000mol·L－1稀硫酸酸化后，再用0.1000mol·L－1KMnO4標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行滴定，消耗KMnO4溶液的體積為12.00mL。①滴定終點(diǎn)的現(xiàn)象是______________________________。②滴定過程中發(fā)覺褪色速率起先緩慢后快速加快，其主要緣由是______________________________________________________________________________________________________________________________。③產(chǎn)品中(NH4)3Fe(C2O4)3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為________%。[已知：(NH4)3Fe(C2O4)3的摩爾質(zhì)量為374g·mol－1]解析：(1)②55～60℃下，裝置A中硝酸與葡萄糖發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成H2C2O4，同時(shí)生成NO2和NO且物質(zhì)的量之比為3∶1，依據(jù)得失電子守恒、原子守恒，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為12HNO3＋C6H12O6eq\o(=,\s\up10(55～60℃))3H2C2O4＋9NO2↑＋3NO↑＋9H2O。③反應(yīng)中生成的NO2和NO均為污染性氣體．須要尾氣汲取，裝置B的作用是作平安瓶防止倒吸；裝置C中盛裝的試劑是NaOH溶液，用于汲取NO2和NO，發(fā)生的反應(yīng)為NO＋NO2＋2NaOH=2NaNO2＋H2O。(2)草酸鐵銨[(NH4)3Fe(C2O4)3]易溶于水，常溫下其水溶液的pH介于4.0～5.0，則將Fe2O3在攪拌條件下溶于熱的草酸溶液，滴加氨水至pH介于4.0～5.0，草酸鐵銨是銨鹽，溫度過高易分解，且溫度過高促進(jìn)NHeq\o\al(＋,4)和Fe3＋水解，不能干脆加熱蒸干，故將溶液進(jìn)行蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌并干燥，制得草酸鐵銨產(chǎn)品。(3)①滴定的原理是高錳酸鉀溶液與草酸根離子發(fā)生氧化還原反應(yīng)，則滴定終點(diǎn)的現(xiàn)象是加入最終一滴高錳酸鉀溶液，溶液變?yōu)榉奂t色，且半分鐘內(nèi)不褪色。②滴定過程中高錳酸鉀被還原為Mn2＋，且隨著反應(yīng)進(jìn)行，Mn2＋的濃度增大，反應(yīng)速率加快，說明反應(yīng)生成的Mn2＋可以加快反應(yīng)速率，即Mn2＋起催化作用。③滴定過程中，產(chǎn)品加稀硫酸酸化后形成草酸，草酸與高錳酸鉀溶液發(fā)生氧化還原反應(yīng)，離子反應(yīng)為5H2C2O4＋2MnOeq\o\al(－,4)＋6H＋=2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O,10.00mL產(chǎn)品溶液消耗n(MnOeq\o\al(－,4))＝0.1000mol·L－1×0.012L＝0.0012mol，則10.00mL產(chǎn)品溶液中n(H2C2O4)＝eq\f(5,2)n(MnOeq\o\al(－,4))＝eq\f(5,2)×0.0012mol＝0.003mol，依據(jù)物料守恒，100mL產(chǎn)品配成的溶液中(NH4)3Fe(C2O4)3的質(zhì)