高考化学实验复习讲义新人教版第3讲定量实验分析型试题17页.docx

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高考化学实验复习讲义新人教版第3讲定量实验分析型试题17页

第3讲　定量实验分析型试题

热点一　实验数据的处理分析

一、数据的测定方法

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。

3．测气体质量法

将生成的气体通入足量的吸收剂中，通过称量实验前后吸收剂的质量，求得所吸收气体的质量，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。

二、实验数据统计与整理的一般方法

1．数据的表格化

项目

实验编号

项目1

项目2

项目3

项目4…

1

2

3

（1）根据实验原理确定应记录的项目：

所测的物理量。

（2）应注意数据的有效数字及单位和必要的注解。

（3）设计好的表格要便于数据的查找、比较，便于数据的计算和进一步处理，便于反映数据间的联系。

2．数据的图像化

图像化是用直线图或曲线图对化学实验结果加以处理的一种简明化形式。

它适用于一个量的变化引起另一个量的变化的情况。

图像化的最大特点是鲜明、直观、简单、明了。

【例1】　氧化剂H2O2在反应时不产生污染物被称为绿色氧化剂，因而受到人们越来越多的关注。

Ⅰ.某实验小组以H2O2分解为例，探究浓度、催化剂、溶液酸碱性对反应速率的影响。

在常温下按照如表所示的方案完成实验。

实验编号

反应物

催化剂

①

10mL2%H2O2溶液

无

②

10mL5%H2O2溶液

无

③

10mL5%H2O2溶液

1mL0.1mol·L－1FeCl3溶液

④

10mL5%H2O2溶液＋少量HCl溶液

1mL0.1mol·L－1FeCl3溶液

⑤

10mL5%H2O2溶液＋少量NaOH溶液

1mL0.1mol·L－1FeCl3溶液

（1）实验①和②的目的是_____________________________________________________。

同学们进行实验时没有观察到明显现象而无法得出结论。

资料显示，通常条件下H2O2稳定，不易分解。

为了达到实验目的，你对原实验方案的改进方法是__________________________（填一种即可）。

（2）实验③④⑤中，测得生成氧气的体积随时间变化的关系如图所示。

分析该图能够得出的实验结论是______________________________________________。

Ⅱ.资料显示，某些金属离子对H2O2的分解起催化作用。

为比较Fe3+和Cu2+对H2O2分解的催化效果，该实验小组的同学设计了如图所示的实验装置进行实验。

（1）某同学通过测定O2的体积来比较H2O2的分解速率快慢，实验时可以通过测量__________或______________来比较。

（2）0.1gMnO2粉末加入50mLH2O2溶液中，在标准状况

下放出气体的体积和时间的关系如图所示。

解释反应速

率变化的原因：

______________________________。

计算H2O2的初始物质的量浓度为__________________。

（保留两位有效数字）

三、定量化学实验数据的加工处理策略

实验所得的数据，可分为有用、有效数据，正确、合理数据，错误、无效数据，及无用、多余数据等。

能从大量的实验数据中找出有用、有效、正确、合理的数据是实验数据分析处理题的一个重要能力考查点，也是近年来命题变化的一个重要方向。

对实验数据筛选的一般方法和思路为“五看”：

一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，说明所得数据是无效的；二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；三看反应是否完全，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；四看所得数据的测试环境是否一致，特别是气体体积数据，只有在温度、压强一致的情况下才能进行比较、运算；五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需要舍去。

1．对实验数据进行合理的取舍

【例2】　某样品是由碳酸钠与氯化钠组成的固体混合物，现欲测定样品中碳酸钠的质量分数。

某同学称取10.00g样品，配成1000mL溶液，用______（填仪器名称）量取25.00mL放入锥形瓶中，加入甲基橙作指示剂，用0.1500mol·L－1标准盐酸溶液滴定至终点，平行测定三次，有关实验数据记录如下表，则样品中碳酸钠的质量分数为__________。

实验编号

待测液体积（mL）

标准液体积（mL）

滴定前读数

终点时读数

1

25.00

0.00

30.02

2

25.00

0.20

33.80

3

25.00

1.40

31.38

特别提醒　在定量实验中，为了提高实验的准确度和可靠度，消除实验过程中的偶然误差，往往需进行平行实验，对平行实验所得的数据，必须进行合理的取舍，舍弃离群值，在去掉了离群值后，其他比较集中的数据在中学阶段一般用算术平均值的方法来对其进行统计。

2．对实验数据进行合理的筛选与分组

【例3】　在0℃、1.01×105Pa时进行下列实验：

甲、乙、丙三位同学各取30.0mL同浓度的盐酸，加入等量同组成镁铝合金粉末，测定产生气体的体积，有关数据列表如下：

实验序号

甲

乙

丙

合金质量（mg）

510

765

918

气体体积（mL）

560

672

672

试求：

（1）盐酸的物质的量浓度是多少？

（2）合金中各成分的质量分数。

特别提醒　从实验测得的各种数据，不一定都是解决问题所必需的，这时就需要对这些数据进行筛选，以从中得到解决问题所需的数据。

本题给出多组实验数据，选择何组数据作为计算依据，须先明确实验目的，弄清实验原理，在此基础上筛选出解决问题所需的数据。

3．对实验数据进行合理的组合

定量实验要想达到实验目的，需要测定哪些在中学实验条件下可以测出的物理量？

必须在先弄清实验原理的基础上进行全面分析，对所测数据进行合理分配和组合，并剔除等效数据。

【例4】　现有一份CuO和Cu2O的混合物，用H2还原法测定其中的CuO质量xg，实验中可以测定以下数据：

①W：

混合物的质量（g）、②W（H2O）：

生成水的质量（g）、③W（Cu）：

生成Cu的质量（g）、④V（H2）：

标准状况下消耗H2的体积（L）。

（已知摩尔质量：

Cu：

64g·mol－1、CuO：

80g·mol－1、Cu2O：

144g·mol－1、H2O：

18g·mol－1）

（1）为了计算x至少需要测定上述4个数据中的________个，这几个数据的组合共有________种。

请将这些组合一一填入下列空格中。

说明：

①选用W、W（H2O）、W（Cu）、V（H2）表示，不必列出具体算式。

②每个空格中填一种组合，有几种组合就填几种，不必填满。

（2）从上述组合中选出一个含W的求x的计算式：

x：

_______________________________。

（3）以上数据组合中易于取得的一组是__________________________________________。

四、实验数据综合分析

如何用好、选好数据，是解决这类试题的关键所在。

解决这类试题的一般方法为：

比较数据，转变物质，分析利弊，确定方案。

1．对数据进行比较是解决问题的突破口，注意比较数据的交点与重合区。

2．转变物质则是实现实验目标的重要途径，在一些物质提纯与制备的问题中，往往会提供一些物质沉淀的pH范围、物质的沸点、密度、溶解性等呈现物质物理性质的数据。

在许多情况下，一些物质的相关数据是重叠的，而不利于问题的解决，一般可通过转变物质来解决（如CH3COOH与CH3CH2OH的沸点很接近，要分离二者的混合物，可以通过将CH3COOH转变为CH3COONa的方法，扩大其与CH3CH2OH沸点上的差异，然后通过蒸馏的方法进行分离）。

3．在实际生产、生活中，除了涉及是否能够通过相应反应来实现实验目标外，还涉及经济效益的问题，在原理、环保等没有大的差异时，选择廉价原料完成相应的实验就成为首选。

【例5】　“卤块”的主要成分为MgCl2（含Fe2＋、Fe3＋、Mn2＋等杂质离子），若以它为原料，按如下工艺流程图，即可制得“轻质氧化镁”。

如果要求产品尽量不含杂质离子，而且成本较低，流程中所用试剂或pH值控制可参考下列附表确定。

表1　化学试剂价格表

试剂

价格（元/t）

漂白液（含NaClO25.2%）

H2O2（30%）

NaOH（固98%）

Na2CO3（固99.5%）

卤块（MgCl2,30%）

450

2400

2100

600

310

表2　生成氢氧化物沉淀的值

物质

开始沉淀

沉淀完全

Fe（OH）3

Fe（OH）2

Mn（OH）2

Mg（OH）2

2.7

7.6

8.3

9.6

3.7

9.6Ω

9.8

11.1

注：

Fe2＋氢氧化物呈絮状，不易从溶液中除去，所以常将它氧化成为Fe3＋，生成Fe（OH）3沉淀而去除之。

请填写以下空白：

（1）在步骤②加入试剂X，最佳选择应是________，其作用是__________________________。

（2）在步骤③加入的试剂Y应是__________________，之所以要控制pH＝9.8，其目的是

________________________________________________________________________。

（3）在步骤⑤时发生的化学反应方程式是_______________________________________。

1．某实验小组拟用酸碱中和滴定法测定食醋的总酸量（g/100mL），请你参与本实验并回答相关问题。

（有关实验药品：

市售食用白醋样品500mL、0.1000mol·L－1NaOH标准溶液、蒸馏水、0.1%甲基橙溶液、0.1%酚酞溶液、0.1%石蕊溶液。

）

Ⅰ.实验步骤：

（1）用酸式滴定管吸取10mL市售食用白醋样品，置于100mL容量瓶中，加蒸馏水（煮沸除去CO2并迅速冷却）稀释至刻度线，摇匀即得待测食醋溶液。

（2）用酸式滴定管取待测食醋溶液20.00mL于________中。

（3）用碱式滴定管盛装标准NaOH溶液，静置后，读取数据，记录NaOH标准溶液体积的初读数。

（4）滴定，并记录NaOH标准溶液体积的终读数。

重复滴定操作2～3次。

Ⅱ.实验记录及数据处理

滴定次数

实验数据

1

2

3

4

V（待测/mL）

20.00

20.00

20.00

20.00

V（NaOH）/mL（初读数）

0.00

0.20

0.10

0.00

V（NaOH）/mL（终读数）

14.98

15.20

15.12

15.95

V（NaOH）/mL（消耗）

14.98

15.00

15.02

15.95

则c（样品）＝________mol·L－1；样品总酸量________g/100mL。

Ⅲ.交流与讨论

（1）甲同学在处理数据过程中计算得：

V（NaOH）（平均消耗）＝

（14.98＋15.00＋15.02＋15.95）mL≈15.24mL。