硫酸铜结晶水含量的测定.docx

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硫酸铜结晶水含量的测定

学科教师辅导讲义

课题

结晶水合物中结晶水含量的测定

教学目标

（1）结晶水合物中结水含量的测定原理。

（2）瓷坩埚、研钵、干燥器等仪器的正确使用。

（3）恒重等基本操作技能

。

重点、难点

（1）结晶水合物中结水

含量的测定原理和方法。

（2）设计测定硫酸铜结晶水含量的实验方案

考点及考试要求

重点掌握恒重操作的判断方法和结晶水含量测定的实验方案

教学内容

【授课内容】

1.实验原理

硫酸铜晶体是一种比较稳定的结晶水合物，当加热到150℃左右时将全部失去结晶水，根据加热前后的质量差，可推算出其晶体的结晶水含量。

2.实验仪器

托盘天平、研钵、玻璃棒、三脚架、泥三角、瓷坩埚、坩埚钳、干燥器、酒精灯、药匙。

3.操作步骤

（1）研磨：

在研钵中将硫酸铜晶体研碎。

（2）称量：

准确称量一干燥洁净的瓷坩锅质量（Wg）。

（3）再称：

称量瓷坩埚+硫酸铜晶体的质量（W1g）。

（4）加热：

加热至蓝色晶体全部变为白色粉末，并放入干燥器中冷却。

（5）再称：

在干燥器内冷却后，称量瓷坩埚+硫酸铜粉末的质量（W2g）。

（6）再加热：

把盛有硫酸铜的瓷坩埚再加热，再冷却。

（7）再称重：

将冷却后的盛有硫酸铜的瓷坩埚再次称量（两次称量误差不得超过0.1g）。

（8）计算：

根据实验测得的结果计算硫酸铜晶体中结晶水的质量分数。

设分子式为

。

简称：

“一磨”、“四称”、“两热”、“一算”。

4.注意事项

①称前研细；②小火加热；③在干燥器中冷却；④不能用试管代替坩埚；⑤加热要充分但不“过头”（温度过高CuSO4也分解）。

5.误差分析

（1）偏高的情况

①加热温度过高或时间过长，固体部分变为灰白色，因为

黑色的CuO与白色的CuSO4混合，会使固体变为灰白色，因W2偏小，W1-W2数值偏高；②晶体中含有（或坩埚上附有）受热易分解或易挥发的杂质，因W2偏小，W1-W2数值偏高；③加热时搅拌不当使晶体溅出坩埚外或被玻璃带走少量，因W2偏小，W1-W2数值偏高；④实验前晶体有吸潮现象，因W1偏大，W1-W2数值偏高。

（2）偏低的情况

①加热温度过低（<100℃）或时间不够，因W2偏大，W1-W2数值偏小；②加热时质量未至恒重就停止加热，因W2偏大，W1-W2数值偏小；③加热后坩埚放在空气中冷却，因为在冷却过程吸潮，会使W2值偏大，W1-W2数值偏小；④晶体中含有受热不分解或难挥发的杂质，因W2-W并不是纯净的CuSO4粉末的质量，即水的含量必然偏低；⑤两次称量相差0.12h，因结晶水未完全失掉，使得W1-W2数值偏小。

（3）无影响情况

瓷坩埚内有不挥发性杂质。

　产生误差的原因及误差分析：

（1）称量的坩埚不干燥：

加热后水分蒸发，这样实验过程减少的质量包括晶体中结晶水的质量和坩埚带有水的质量两部分，因计算时将实验过程减少的质量看作结晶水的质量，这样该过程计算时代入的m1—m2的值偏大，则计算出的w或x偏大。

（2）晶体表面有水：

加热后水分蒸发，原理同

（1），使得m1—m2的值偏大，则w或x偏大。

　（3）晶体不纯，含有不挥发杂质：

加热后不挥发性杂质不分解，只有其中的硫酸铜晶体分解，使得m1—m2的值偏小，则w或x偏小。

　（4）晶体未研成细粉末：

加热时由于晶体颗粒太大，使得颗粒内部的结晶水不能失掉，导致m1—m2的值偏小，则w或x偏小。

　（5）粉末未完全变白就停止加热：

粉末未完全变白说明结晶水未完全失掉，导致m1—m2的值偏小，则w或x偏小。

　（6）加热时间过长，部分变黑：

晶体变黑说明CuSO4已发生分解：

CuSO4

CuO+SO3↑，使得m1—m2的值偏大，则w或x偏大。

　（7）加热后在空气中冷却：

加热后在空气中冷却，会使CuSO4又结合空气中的水蒸气，使得m1—m2的值偏小，则w或x偏小。

（8）加热过程中有少量晶体溅出：

晶体溅出，使得m1—m2的值偏大，则w或x偏大。

　（9）两次称量相差>0.1g：

两次称量相差>0.1g，说明结晶水未完全失掉，使得m1—m2的值偏小，则w或x偏小。

例题1、根据实验室测定硫酸铜晶体结晶水含量的实验，填写下列空白。

（1）从下列仪器中选出所需仪器（用标号字母填写）_________。

A．电子天平B．研钵C．药匙D．酒精灯E．干燥器

F．玻璃棒G．石棉网H．蒸发皿I．坩埚J．三脚架

除上述仪器外，还需要的仪器是________________

（2）某学生实验后得到以下数据：

加热前的质量

加热后的质量

W1（容器）

W2（容器+晶体）

W3（容器+无水硫酸铜）

第一次

15.688g

17.668g

16.962g

第二次

15.688g

17.744g

17.002g

请写出结晶水x=____。

（保留2位小数）

实验误差=________%。

（保留2位小数）

从下列选项中选出该学生产生误差的原因可能是（填写字母）__________。

A．加热前称量时容器未完全干燥

B．晶体表面已经少量失水

C．加热后容器未放入干燥器中冷却

D．加热过程中晶体有少量溅失。

练习

一．选择题（共7小题）

1、测定硫酸铜晶体中结晶水含量时，下列情况有可能造成测试结果偏高的是……（）

A、加热后在空气中冷却称量固体B、晶体中含有加热易挥发的杂志

C、实验所取晶体已有部分脱水D、晶体加热时脱水不完全

2．某次硫酸铜晶体结晶水含量的测定实验中，相对误差为﹣2.67%，其原因可能是（　　）

A．

实验时盛放硫酸铜晶体的容器未完全干燥

B．

加热过程中晶体有少量溅失

C．

硫酸铜晶体中含有不分解失重的杂质

D．

加热后固体未放入干燥器中冷却

3、某校化学小组学生测定硫酸铜晶体里结晶水的含量。

若实验测得硫酸铜晶体中结晶水的含量偏低，造成此结果可能的原因有：

①加热前所用的坩埚未完全干燥；②加热时有少量固体溅出；③样品中含有加热易挥发的杂质；④在空气中冷却后称量；⑤加热至样品还有淡淡的蓝色时就冷却称量.

A．①④B．②④C．③⑤D．④⑤

4．某学生测定CuSO4•xH2O晶体的x值，数据如下（已知x的理论值为5.0）：

坩埚质量

坩埚+试样

失水后，坩埚+试样

11.70g

20.82g

16.02g

产生误差的可能原因是（　　）

A．

硫酸铜晶体中含不挥发杂质

B．

加热时有晶体溅出

C．

实验前，晶体表面有吸附水

D．

未做恒重操作

5.测定硫酸铜晶体中结晶水含量时，下列情况中会导致测定结果偏低的是____。

（A）坩埚未经干燥即进行称量（B）灼烧晶体后晶体略带黑色

（C）灼烧时晶体略有溅出（D）晶体灼烧后未在干燥器中冷却

6．在硫酸铜晶体（CuSO4•nH2O）结晶水含量测定的操作中，导致n值偏小的是（　　）

A．

晶体未研成粉末

B．

坩埚未干燥

C．

加热过程中晶体爆溅

D．

加热时间过长，部分变黑

7.下列仪器设备与恒重操作无关的是

A、电子天平

B、容量瓶

C、干燥器

D、坩埚

8.现有Ag某结晶水合物（R·xH2O）受热后失去全部结晶水，质量变为ag，则R相对原子质量是

A、18ax/（A-a）

B、18Bx/（a-A）

C、18ax/A

D、18ax/a

9.下列实验操作会引起测定结果偏高的是（）

  A.测定硫酸铜晶体结晶水含量的实验中，晶体加热完全失去结晶水后，将盛试样的坩埚放在实验桌上冷却

 B.中和滴定用的锥形瓶加入待测液后，再加少量蒸馏水稀释

 C.加热硫酸铜晶体时，温度过高或晶体溅出坩埚外

 D.盛待测液的滴定管用水洗后，没用待测液润洗

10.在质量为G的坩埚中，加入BaCl2·nH2O晶体后称得质量为W1。

加热使结晶水全部失去，冷却后称得质量为W2，n值为____。

（A）

（B）

（C）

（D）

1.BC2.CD3.C4.D5.D6.A7.B8.A9.C10.

实验题

1．某同学进行硫酸铜晶体结晶水含量的测定实验．完成下列填空：

【实验步骤】

（1）用　_________　（填仪器名称，下同）准确称量瓷坩埚的质量．

（2）在瓷坩埚中加入约2g研细的硫酸铜晶体，并称量．

（3）把盛有硫酸铜晶体的瓷坩埚放在泥三角上慢慢加热，直到蓝色完全变白，然后把坩埚移至　_________　中冷却到室温，并称量．

（4）重复（3）的实验进行恒重操作，直至两次称量结果相差不超过0.001g．

【数据记录与处理】

第一次实验

第二次实验

坩埚的质量（g）

29.563

30.064

坩埚+试样的质量（g）

31.676

32.051

恒重后，坩埚+硫酸铜的质量（g）

30.911

31.324

x的值

5.05

5.13

根据上表中的数据处理结果，计算本次实验的相对误差为　_________　%（已知x的理论值为5）．

【分析与讨论】

（5）做一次实验，至少需要加热　_________　次（填数字，下同）；至少需要称量　_________　次．

（6）恒重操作的目的是　_________　．

（7）重复两次实验求x平均值的目的是　_________　．

（8）实验值比理论值偏大的原因可能是　_________　（填编号）．

a．加热过程中有晶体溅出b．被测样品中含有加热不挥发的杂质

c．实验前，晶体表面潮湿d．晶体灼烧后直接放在空气中冷却．　

5．根据实验室中测定硫酸铜晶体（CuSO4•xH2O）结晶水含量的实验，填写下列空白：

（1）从下列仪器中选出所需仪器（用标号字母填写）　_________　．

A．电子天平B．试管夹C．烧杯

D．蒸发皿E．坩埚F．石棉网

除上述仪器和酒精灯外，还需要的仪器是　_________　，　_________　（任意填写两种）．

（2）某学生实验后得到以下数据：

加热前质量

加热后质量

m1（容器）

m2（容器+晶体）

m3（容器+无水硫酸铜）

5.400g

7.900g

7.100g

①根据以上数据计算该硫酸铜晶体中结晶水x的值为　_________　（精确到0.1）．

②若另一学生经实验测得x=4.9，该学生实验结果产生误差的原因可能是（填写字母）　_________　．

A．没有进行恒重操作B．加热后在干燥器中冷却至室温后称量

C．加热固体到白色后，露置在空气中冷却D．加热过程中晶体有少量溅失．

6．测定硫酸铜晶体（CuSO4•xH2O）中x值的实验过程如图：

完成下列填空：

（1）第1次称量的是　_________　．

（2）灼烧时，当CuSO4∙xH2O晶体的颜色由　_________　完全变为　_________　，停止加热．

（3）必须要进行恒重操作的原因是　_________　．

（4）各次称量的数据如下表：

称量

第1次

第2次

第3次

第4次

第5次

质量（g）

m1

m2

m3

m4

m4

则CuSO4∙xH2O中的x=　_________　．

（5）下列操作会导致x值偏高的是　_________　（选填编号）

a．坩埚未干燥b．加热过程中有晶体溅失

c．灼烧后坩埚在空气中冷却d．恒重操作时，连续两次称量的结果相差不超过0.01g．

7．某研究小组用如图所示装置进行铜与浓硫酸反应的实验研究．

（1）写出试管B中的实验现象　_________　．

（2）写出A中反应的化学方程式　_________　

（3）继续向A试管中加入H2O2，发现铜片溶解，反应的离子方程式为：

　_________　．

若仍不补充浓硫酸，只要求使铜片溶解，也可以加入（填写两种属于不同类别物质的化学式）　_________　、　_________　．

（4）B试管口的棉花应沾有的试剂是　_________　．

（5）小组成员向反应后的溶液中加入足量的氧化铜，使剩余的硫酸全部转化为硫酸铜，过滤后，将滤液加热浓缩，冷却结晶制得硫酸铜晶体（CuSO4•xH2O）．小组成员采用加热法测定该晶体里结晶水x的值．

①在他们的实验操作中，至少称量　_________　次；

②下面是其中一次实验的数据：

坩埚质量

坩埚与晶体的总质量

加热后坩埚与固体总质量

11.7g

22.7g

18.9g

根据上表数据计算判断x的实侧值比理论值（x=5）　_________　（填“偏大”、“偏小”），这次实验中产生误差的原因可能是　_________　（填序号）

A．硫酸铜晶体中含有不挥发的杂质B．实验前晶体表面有湿存水

C．加热时有晶体飞溅出去D．加热失水后露置在空气中冷却．

8．根据实验室测定硫酸铜晶体结晶水含量的实验，填写下列空白．

（1）从下列仪器中选出所需仪器（用标号字母填写）　_________　．

A．电子天平B．研钵C．药匙D．酒精灯E．干燥器

F．玻璃棒G．石棉网H．蒸发皿I．坩埚J．三脚架

除上述仪器外，还需要的仪器是　_________　

（2）某学生实验后得到以下数据：

加热前的质量

加热后的质量

W1（容器）

W2（容器+晶体）

W3（容器+无水硫酸铜）

第一次

15.688g

17.668g

16.962g

第二次

15.688g

17.744g

17.002g

请写出结晶水x=　_________　．（保留2位小数）实验误差=　_________　%．（保留2位小数）

从下列选项中选出该学生产生误差的原因可能是（填写字母）　_________　．

A．加热前称量时容器未完全干燥B．晶体表面已经少量失水

C．加热后容器未放入干燥器中冷却D．加热过程中晶体有少量溅失．

9．测定硫酸铜晶体（CuSO4·xH2O）结晶水含量的实验流程如下：

回答下列问题：

⑴“操作I”是灼烧硫酸铜晶体，装置如右图。

指出装置中仪器名称：

a_______________，b______________；

“操作I”之前应将块状的硫酸铜晶体放在_______中研碎。

⑵“操作Ⅱ”的操作是_________，必须在______________中进行；

⑶判断硫酸铜晶体受热完全失去结晶水的依据是______（选填序号）；

a．加热时无水蒸气b．胆矾晶体由蓝变白

c．固体质量不再减小d．固体质量不断减小

⑷“重复操作Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ”，称为恒重操作，判断达到恒重的依据是

_______________________________________________________________；

⑸做此实验时，最少应称量____________次。

⑹某学生实验后得到以下表数据：

加热前质量

加热后质量

m1（容器）

m2（容器+晶体）

m3（容器+无水硫酸铜）

5.400g

7.900g

7.100g

根据以上数据计算该硫酸铜晶体中结晶水x的值为_________________（精确到0.1）。

该学生测定结果____________________（填“偏高”、“偏低”或“正确”）。

从下列分析中选出该学生产生实验误差的原因可能是（填写字母）________________。

a．没有进行恒重操作b．加热后在干燥器中冷却至室温后称量

c．加热过程中晶体有少量溅失d．加热固体到白色后，露置在空气中冷却

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