实验数据处理或者误差分析的探究.docx
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实验数据处理或者误差分析的探究
实验数据处理或者误差分析的探究
1、某校科学兴趣小组在研究“带火星木条复燃与氧气体积分数的关系”的课题中,采取了以下实验步骤:
①取5只250mL集气瓶,向5只集气瓶中分别装入25mL、50mL、75mL、100mL、125mL的水,并用毛玻璃片盖住,依次编号为1、2、3、4、5;
②用分解过氧化氢(H2O2)的方法制取氧气,用制取的氧气通过排水法将上述1~5号瓶中的水排去;③将带火星的木条依次插入1~5号瓶中,把观察到现象和计算数据,填入下表.
集气瓶标号
1
2
3
4
5
集气瓶中氧气的体积分数
28.9%
44.7%
52.6%
60.5%
带火星木条的状况
微亮
亮
很亮
复燃
复燃
试回答下列问题:
(1)集气瓶2中氧气的体积分数为______.(空气中氧气的体积分数以21%计)
(2)根据以上实验事实,下列说法中正确的是______(填写相应的字母).
A.只有在纯氧中才能使带火星的木条复燃
B.集气瓶中氧气的体积分数≥52.6%时,带火星的木条就能复燃
C.只要有氧气存在就可使带火星的木条复燃.
(3)上述实验表明:
物质燃烧的程度与氧气的浓度有关,氧气浓度越大,燃烧越剧烈.请你再举一例,将实验内容和实验现象填写在下表中:
实验内容
实验现象
实验结论
氧气浓度越大,燃烧越剧烈
【解析】
(1)集气瓶2中氧气的体积分数为
×100%=36.8% 故答案为:
36.8%
(2)根据以上实验事实,可以看出集气瓶中氧气的体积分数≥52.6%时,带火星的木条就能复燃,故答案为:
B
(3)氧气浓度越大,燃烧越剧烈,如硫在氧气中燃烧,铁丝在氧气中燃烧等.故答案为:
实验内容
实验现象
将点燃的硫粉分别伸入装满空气和氧气的集气瓶中
硫在空气中燃烧产生淡蓝色火焰,在氧气中燃烧产生明亮的蓝紫色火焰
2、为了测定某石灰石矿样的纯度(其中所含杂质不与酸反应),某同学按如下流程进行实验:
用盐酸溶解矿样→干燥所得气体→用NaOH溶液吸收气体→根据NaOH溶液的增重量计算矿样的纯度.实验过程中所取矿样的质量为10g.实验装置如下图所示:
(1)A为溶解矿样的装置,若已经准备了长颈漏斗、双孔橡胶塞、导气管,为了完成溶解至少还需要的实验仪器是______
(2)A中发生反应化学方程式______
(3)B中所盛的试剂是______
(4)根据上述装置进行实验,下列情况会使实验结果产生偏差的是______
①实验开始A、B装置以及导气管内残留有少量空气
②进入C装置的气体中还混有少量HCl气体
③气体通过速度过快,CO2来不及被NaOH溶液全部吸收
④实验结束时,系统内还残留有少量CO2气体
(5)将插入溶液的管子的下端改成具有多孔的球泡(图中的D),有利于提高实验的准确度,其理由是______
(6)改进实验装置并进行正确操作可以准确测出矿样的纯度,若此时C装置在实验前后其质量增加了3.6 g,则该矿样的纯度为______.
1)要完成此实验,需要的实验仪器有长颈漏斗、双孔橡胶塞、导气管、广口瓶(或锥形瓶、大试管、烧瓶),故答案为广口瓶(或锥形瓶、大试管、烧瓶);
(2)石灰石的化学式是CaCO3,盐酸的化学式为HCl,故A中发生反应的方程式为CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑;
(3)浓硫酸具有吸水性,可做干燥剂.故B中所盛的试剂是浓硫酸;
(4)①实验开始A、B装置以及导气管内残留有少量空气,这样溶液使实验不精确,不能正确计算反应物的生成;
②说明在前面的反应过程中没有完全反应;
③气体通过速度过快,CO2来不及被NaOH溶液全部吸收,会使计算结果不准确;
④实验结束时,系统内还残留有少量CO2气体,说明CO2没有被NaOH溶液全部吸收,会使计算结果不准确;
(5)多孔的球泡可以增大气体与溶液的接触面积,使气体被充分吸收,有利于提高实验的准确度.故答案为:
可以增大气体与溶液的接触面积,使气体被充分吸收;
(6)【解析】
设样品中CaCO3的质量为x
CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑
100 44
x 3.6g
解得x≈8.2g
样品中CaCO3的质量分数为
×100%=82%
答:
该矿样的纯度为82%.
3、为监测某厂排放的污水中银离子的含量,需配制50g质量分数为5%的氯化钠溶液,如图是某同学配制溶液的操作过程:
请你帮助解决以下问题:
(注:
有些空白填“变大”“变小”“不变”)
(1)图示的操作中,______操作有错误,改正方法是______;
(2)若在进行B操作时,砝码与氯化钠的放置位置颠倒(1g以下用游码),则所配溶液的溶质质量分数______;若天平指针偏左,不作任何处理即称量(其它操作均正确),则所配溶液的溶质质量分数______.
(3)若其它操作均正确,量取水时仰视读数,则所配溶液的溶质质量分数______.
(4)若在进行F操作时,有少量溶液洒落,则所配溶液的溶质质量分数______.
(5)E操作的作用是______.
【解析】
(1)A中瓶塞正放在了桌子上,故选A、应将瓶塞倒放在桌子上.
(2)称量时,砝码与氯化钠的放置位置放颠倒,则称量的氯化钠质量偏小,所配溶液的溶质质量分数变小;天平指针偏左说明加的食盐过多,则所配溶液的溶质质量分数变大;
(3)量取水时仰视读数,则量取的水多了,所配溶液的溶质质量分数变小;
(4)装瓶保存时有少量溶液洒落,溶液具有均一性,所配溶液的溶质质量分数不变;
(5)E操作溶解过程中玻璃棒搅拌是加快溶解速度;
故答案为:
(1)A;应将试剂瓶塞倒放在桌面上
(2)变小;变大;(3)变小;(4)不变;(5)加快氯化钠溶解速度
4、如图是小梅配制100g溶质质量分数为0.9%生理盐水的实验操作示意图:
(1)上图中的玻璃仪器分别是玻璃棒,量筒、烧杯和______.
(2)指出图中的一处错误操作______.
(3)配制时应选择______ml(10ml或50ml或100ml)的量筒量取所需要的水.
(4)用上述图示的序号表示配制溶液的操作顺序______.
(5)如果配制的生理盐水中NaCl的质量分数小于0.9%,则可能造成误差的原因有(举出两点即可)
①______②______.
(6)食盐水能导电的原因______.
【解析】
(1)上图中的玻璃仪器分别是玻璃棒,量筒、烧杯和广口瓶;
(2)用天托盘平称量物质时要左物右码,装置②中氯化钠与砝码的位置颠倒了;
(3)配制溶液时所需水的质量为:
100g-100g×0.9%=99.1g,由密度公式可得水的体积为99.1mL,所以,所选用的量筒是100ml的量筒量取所需要的水;
(4)由配制溶质质量分数一定的溶液的基本步骤:
计算、称量、量取、溶解、装瓶存放可知,配制溶液的操作顺序是④②①⑤③;
(5)如果配制的生理盐水中NaCl的质量分数小于0.9%,则可能造成误差的原因较多,例如:
水算多了,氯化钠算少了,氯化钠中混有杂质,天平未调零,量取水读数时仰视等等.
(6)食盐溶于水时解离出了钠离子和氯离子,所以,食盐水能导电的原因是:
溶液中有自由移动的钠离子和氯离子.
故答为:
(1)广口瓶;
(2)氯化钠与砝码的位置颠倒了;(3)100;(4)④②①⑤③;(5)量取水读数时仰视,氯化钠中混有杂质;(6)溶液中有自由移动的钠离子和氯离子.
5、配制50g质量分数为5%的NaCl溶液,如图是某学生配制溶液的操作过程:
(1)写出标号①~④各仪器的名称:
①______;②______;③______;④______.
(2)B操作中应称NaCl的质量是______g,称量时若指针偏右,应进行的操作是______.
(3)D操作中需要量取蒸馏水的体积为______mL(蒸馏水的密度为1.0g/mL),仪器③的规格应为______(填“l0mL”或“100mL”),读数时应使视线与______保持水平.
(4)E操作的作用是______.
(5)下列操作可能导致溶质质量分数偏低的是______,导致溶质质量分数偏高的是______,对溶液的溶质质量分数无影响的是______(填序号).
①B操作中砝码和NaCl放错托盘 ②C操作中烧杯内壁原来附着有水珠
③D操作时有少量水溅出 ④D操作中仰视凹液面的最低处读数
⑤D操作中量筒内壁原来附有少量水珠 ⑥F操作中溶液洒落.
【解析】
(1)根据图示可知,①是药匙,②是烧杯,③是量筒,④是玻璃棒;
(2)配制50g5%的氯化钠溶液,所需氯化钠的质量为50g×5%=2.5g,称量时若指针偏右,说明药品的量不足,所以应继续添加药品;
(3)所需水的质量为50g-2.5g=47.5g,其体积为47.5mL,量筒应选择1--mL的,减小误差,读数时视线要与凹液面最低处保持水平,即平视;
(4)溶解时玻璃棒的作用是搅拌,加速氯化钠的溶解;
(5)①B操作中砝码和NaCl放错托盘,即物码倒置,则所称氯化钠的实际质量为砝码的质量-游码的质量,溶质的质量减少,所以溶质的质量分数偏低;
②C操作中烧杯内壁原来附着有水珠,造成所配溶液质量增加,溶质的质量不变,所以溶质的质量分数偏低;
③D操作时有少量水溅出,造成溶液的质量减少,而溶质的质量不变,所以溶质的质量分数偏高;
④D操作中仰视凹液面的最低处读数,实际量取的液体>47.5mL,溶质的质量不变,所以溶质的质量分数偏低;
⑤D操作中量筒内壁原来附有少量水珠,不影响量取液体的体积,溶质和溶剂的质量不变,所以溶质的质量分数不变;
⑥F操作中溶液已配制好,溶液具有均一性,所以洒落不影响溶质的质量分数.
故答案为:
(1)药匙; 烧杯; 量筒; 玻璃棒;
(2)2.5; 继续添加氯化钠粉末;
(3)47.5; 100mL; 凹液面最低处;
(4)搅拌,加速氯化钠粉末的溶解速度;
(5)①②④; ③; ⑤⑥.
6、已知某纯碱试样中含有NaCl杂质,为测定试样中纯碱的质量分数,可用如图中的装置进行实验.
主要实验步骤如下:
①按图组装仪器,并检验装置的气密性
②将a g试样放入锥形瓶中,加适量蒸馏水溶解,得到试样溶液
③称量盛有碱石灰的U型管的质量,得到b g
④从分液漏斗滴入稀硫酸,直到不再产生气体时为止
⑤从导管A处缓缓鼓入一定量的空气
⑥再次称量盛有碱石灰的U型管的质量,得到c g
⑦重复步骤⑤和⑥的操作,直到U型管的质量基本不变,为d g
请填空和回答问题:
(1)在用托盘天平称量药品时,如果天平的指针向左偏转,说明______.
(2)装置中干燥管B的作用是______.
(3)如果将分液漏斗中的硫酸换成浓度相同的盐酸,测试的结果______(填偏高、偏低或不变).
(4)步骤⑤的目的是______.
(5)步骤⑦的目的是______.
(6)试样中纯碱的质量分数的计算式为______.
(7)还可以用其它实验方法测定试样中纯碱的质量分数.请简述一种不同的实验方法.
【解析】
(1)由于称量时左物右码,向左偏说明样品重,砝码轻;
(2)U型管中的碱石灰是为了吸收反应生成的二氧化碳,但空气中也存在二氧化碳,干燥管B的作用就是防止空气中的二氧化碳和水分进入U型管,对结果产生误差;
(3)由于盐酸具有挥发性,也会随着二氧化碳进入U型管,被误认为是二氧化碳,所以二氧化碳的质量偏大,算出的碳酸钠的质量也会偏大的,所以结果会偏大;
(4)由于反应完了锥形瓶中存留有二氧化碳,鼓入一定量的空气就是将残留的二氧化碳完全排入U型管;
(5)直到U型管的质量基本不变,说明二氧化碳已经被全部排到U型管中;
(6)设需要碳酸钠的质量为X则:
Na2CO3+H2SO4═Na2SO4+H2O+CO2↑
106 44
X d-b
列比例式:
解得X=
所以试样中纯碱的质量分数的计算式为
;
(7)根据用一种试剂与碳酸钠反应产生沉淀,根据沉淀算出碳酸钠的质量:
取一定量试样放入烧杯中,加适量蒸馏水溶解,再向烧杯中滴加足量氢氧化钙溶液,将得到的沉淀过滤洗涤干燥后称量,根据方程式由沉淀质量算出碳酸钠质量,再除以样品质量.
故答案为:
(1)样品重,砝码轻
(2)防止空气中的CO2和水气进入U型管中;
(3)偏高
(4)把反应产生的CO2全部导入U型管中;
(5)判断反应产生的CO2是否全部排出,并被U型管中的碱石灰吸收;
(6)
;
(7)取一定量试样放入烧杯中,加适量蒸馏水溶解,再向烧杯中滴加足量氢氧化钙溶液,将得到的沉淀过滤洗涤干燥后称量,根据方程式由沉淀质量算出碳酸钠质量,再除以样品质量.
7、工业纯碱中常含有NaCl、Na2SO4等杂质,可用下图装置测定工业纯碱中有效成分的含量.
实验过程的主要步骤是:
①准确称取干燥试样x g(x>2),放入广口瓶C中;②准确称量装有碱石灰(可吸收CO2)的干燥管的质量y g;③从分液漏斗中缓缓注入稀H2SO4,至不再产生气体为止;④缓缓鼓入空气数分钟;然后将干燥管卸下,准确称量其质量z g.
请根据以上实验,回答下列问题:
(1)装置C中发生反应的化学方程式为______.
(2)装置A的作用是______,如果不用装置A,会导致实验结果偏______(填“大”、“小”或“不变”,下同).
(3)装置B的作用是______,如果不用装置B,会导致实验结果偏______.
(4)第④步中缓缓通入空气的作用是______,如果不通入空气,会导致实验结果偏______.
(5)试样中Na2CO3的质量分数的计算式为______.
(6)现有26.5gNa2CO3和NaCl的混合物,向其中加入溶质质量分数为10%的盐酸109.5g,充分反应后,再加入密度为1g/cm3、溶质质量分数为10%的氢氧化钠溶液40mL,此时恰好完全反应,所得溶液的pH为7.试求:
①原混合物中碳酸钠的质量分数.
②所得溶液中溶质的质量分数.
【解析】
(1)反应物是碳酸钠和硫酸,生成物是硫酸钠、水、二氧化碳,利用观察法配平即可,二氧化碳后面标上上升符号;
(2)用氢氧化钠溶液来吸收空气中二氧化碳防止二氧化碳进入碱石灰中影响实验效果;
(3)浓硫酸具有吸水性所以是用来干燥二氧化碳的;如果不用浓硫酸,就会将二氧化碳中的水分误认为是二氧化碳,会导致二氧化碳的质量偏大,算出来的碳酸钠质量也偏大,故结果偏大;
(4)由于反应完了广口瓶中存留有二氧化碳,鼓入一定量的空气就是将残留的二氧化碳完全排入碱石灰中;
(5)设需要碳酸钠的质量为R
则:
Na2CO3+H2SO4═Na2SO4+H2O+CO2↑
106 44
R z-y
列比例式:
解得R=
所以试样中Na2CO3的质量分数的计算式为
×100%;
(6)【解析】
设与NaOH溶液反应所需盐酸的质量为x,同时生成NaCl的质量为y1.
NaOH+HCl=NaCl+H2O
40 36.5 58.5
40mL×1g/mL×10% x×10% y1
=
,x=36.5g
=
,y1=5.85g
设参加反应的碳酸钠的质量为M,该反应生成的氯化钠的质量为y2,生成二氧化碳的质量为Z.
Na2CO3 +2HCl═2NaCl+CO2↑+H2O
106 73 117 44
M (109.5g-36.5g)×10% y2 Z
=
,M=10.6g
=
,y2=11.7g
=
Z=4.4g
(1)
×100%=40%
(2)
×100%=19.5%
答:
原混合物中碳酸钠的质量分数为40%;
所得溶液中溶质的质量分数是19.5%.
故答案为:
(1)Na2CO3+H2SO4=Na2SO4+CO2↑+H2O;
(2)除去空气中的CO2 大;
(3)干燥CO2 大;
(4)使广口瓶中所有由Na2CO3产生的CO2都排出 小;
(5)
×100%;
(6)40%;19.5%.
8、现有含杂质的氧化铁样品(杂质不参加反应),为了测定该样品中氧化铁的质量分数,某同学称取样品10克,并用下图所示装置进行实验,得到以下两组实验数据.
反应前
氧化铁完全反应后
A组
玻璃管和氧化铁样品的质量43.7g
玻璃管和固体物质的质量41.3g
B组
烧杯和澄清石灰水的质量180g
烧杯和烧杯中物质的质量186.2g
试回答:
(1)你认为,应当选择______组实验数据来计算样品中氧化铁的质量分数,计算的结果为______
(2)这位同学所用实验装置的不足之处是______.
【解析】
(1)应该用A组数据计算,而不用B组数据(反应过程中生成的二氧化碳无法确定是否被完全吸收完,故不知二氧化碳的质量,所以无法计算).
因为反应前玻璃管和固体样品的质量是43.7g,反应结束后玻璃管和固体样品的质量是41.3g,质量减少2.4g,设该反应中参加反应的 Fe2O3为x则
3CO+Fe2O3=2Fe+3CO2
3×28 160 3×44△=3×44-3×28=48
x 2.4
解答x=8
所以Fe2O3的质量分数=
×100%=80%
故选A;80%
(2)CO有毒,不能直接排入空气中,
故答案为:
没有处理含有CO的尾气.
9、某纯碱样品中含有少量氯化钠杂质,现用下图所示装置来测定纯碱样品中碳酸钠的质量分数(铁架台、铁夹等在图中均已略去).实验步骤如下:
①按图连接装置,并检查气密性;②准确称得盛有碱石灰(固体氢氧化钠和生石灰的混合物)的干燥管D的质量为83.4g;③准确称得6g纯碱样品放入容器b中;④打开分液漏斗a的旋塞,缓缓滴入稀硫酸,至不再产生气泡为止;⑤打开弹簧夹,往试管A中缓缓鼓入空气数分钟,然后称得干燥管D的总质量为85.6g.试回答:
(1)若④⑤两步的实验操作太快,则会导致测定结果______(填“偏大”或“偏小”);
(2)鼓入空气的目的是______,装置A中试剂X应选用______;
(3)若没有C装置,则会导致测定结果______(填“偏大”或“偏小”);
(4)E装置的作用是______;
(5)根据实验中测得的有关数据,计算出纯碱样品Na2CO3的质量分数为______(计算结果保留一位小数).
【解析】
(1)反应过快会使产生的气体二氧化碳没能完全被D装置中碱石灰吸收;快速鼓入空气,也会使装置内残留二氧化碳不能被D装置中碱石灰完全吸收;二氧化碳质量偏小,则测定结果偏小;
故答案为:
偏小(2分);
(2)鼓入空气,可把残留在装置B、C中二氧化碳全部由D中碱石灰吸收;
故答案为:
使B中产生的二氧化碳全部进入D中(1分);
因为空气中含有二氧化碳,因此应把鼓入的空气中的二氧化碳吸收处理,所以装置A应放入氢氧化钠溶液或其它碱溶液;
故答案为:
NaOH溶液或碱性溶液(1分);
(3)C装置中的浓硫酸具有吸水性,在装置中吸收由B装置排出气体中混有的水分,若少了此装置则会使气体中的水分被D装置中碱石灰吸收,而使测定质量偏大;
故答案为:
偏大(2分);
(4)如果D装置直接与外界空气相连通,则空气中的水和二氧化碳会对测定结果带来影响,所以装置E的作用则是防止空气中水和二氧化碳进入装置D中;
故答案为:
防止空气中CO2和水蒸气进入D中(2分);
(5)反应中放出二氧化碳气体的质量=85.6g-83.4g=2.2g
设放出2.2g二氧化碳消耗碳酸钠的质量为x
Na2CO3~CO2
106 44
x 2.2g
106:
44=x:
2.2g解之得x=5.3g
纯碱样品Na2CO3的质量分数=
×100%≈88.3%
故答案为:
88.3%(2分).
10、课外化学兴趣小组的同学利用某化工厂的废碱液(主要成分为Na2CO3,还含有少量NaCl,其它杂质不计)和石灰乳为原料制备烧碱,并对所得的烧碱粗产品的成分进行分析和测定.
一、粗产品制备
(1)将废碱液加热蒸发浓缩,形成较浓的溶液,冷却后与石灰乳混合,发生反应的化学方程式为______.
(2)将反应后的混合物过滤,得到的滤液进行蒸发结晶,制得NaOH粗产品.
二、粗产品成分分析
(1)取适量粗产品溶于水,滴加Ba(NO3)2溶液出现白色浑浊,发生反应的化学方程式为______,该粗产品中一定不含有______,理由是______.
(2)该小组同学通过对粗产品成分的实验分析,确定该粗产品中含有三种物质.
三、粗产品含量测定
Na2CO3含量的测定:
(1)该兴趣小组的同学设计了下图所示的实验装置.取10.0g粗产品,进行实验.
说明:
碱石灰是CaO与NaOH的固体混合物.E装置中的饱和NaHCO3溶液是为了除去二氧化碳气体中的氯化氢,发生的反应为NaHCO3十HCl=NaCl十CO2↑十H2O.
(2)操作步骤
①连接好装置,检查气密性;②打开弹簧夹C,在A处缓缓通入一段时间空气;③称量G的质量;④关闭弹簧夹C,慢慢滴加浓盐酸至过量,直至D中无气泡冒出;⑤打开弹簧夹C,再次缓缓通入一段时间空气;⑥再次称量G的质量,得前后两次质量差为0. 48g.
(3)问题探究
F中的试剂应为______,B装置的作用是______,
H装置的作用是______.
若没有H装置,则测定的Na2CO3的质量分数会______(填“偏大”、“偏小”、“不变”).
事实上10.0g粗产品只能产生0.44g CO2.请你仔细分析上述实验,解释实验值0.48g比正确值0.44g偏大的原因(假设操作均正确)______.
(4)数据计算
根据正确值0.44g可求得粗产品中Na2CO3的质量分数为______%.
NaOH含量的测定:
(略)
碳酸钠和氢氧化钙反应生成碳酸钙和氢氧化钠,
反应的化学方程式为:
Na2CO3+Ca(OH)2=CaCO3↓+2NaOH
二、粗产品成分分析
(1)碳酸钠能和硝酸钡反应生成沉淀,化学方程式为:
Na2CO3+Ba(NO3)2=BaCO3↓+2NaNO3
氢氧化钙和碳酸钠能反应.
故填:
Ca(OH)2;Ca(OH)2和Na2CO3能发生化学反应,在溶液中不能共存.
三、粗产品含量测定
Na2CO3含量的测定:
(3)浓硫酸能吸收水蒸气.故填:
浓硫酸.
氢氧化钠溶液能吸收空气中的二氧化碳.故填:
除去空气中的二氧化碳.
H装置能防止空气中的二氧化碳和水蒸气进入G装置.故填:
防止空气中的水和二氧化碳进入G装置.
若没有H装置,则测定的二氧化碳值偏高,计算出的质量分数偏大.故填:
偏大.
装置D中浓盐酸挥发出的氯化氢与装置E中NaHCO3反应产生二氧化碳,使二氧化碳的值偏大.故填:
装置D中浓盐酸挥发出的氯化氢与装置E中NaHCO3反应产生二氧化碳.
(4)设碳
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- 实验 数据处理 或者 误差 分析 探究