新高考化學一輪復習定量分析型綜合實驗課件（52張）

素養(yǎng)提能二定量分析型綜合實驗導讀:定量實驗是將化學實驗與化學計量有機結合在一起的探究性實驗;設計中先通過實驗測出相關的有效數據,進一步測定物質化學組成與含量,設計并完成實驗報告,包括補充實驗步驟或實驗步驟的排序、選擇試劑和現象的描述等,都是近幾年高考命題的?？碱}型。此類題目設計實驗目的性、實用性強,能給予學生較大的創(chuàng)造空間,更能激發(fā)學生的學習興趣,培養(yǎng)學生嚴謹求實的科學態(tài)度及科學探究學科素養(yǎng)。典例導航[典例1]

(2020·四川宜賓期末)工業(yè)制得的氮化鋁(AlN)產品中常含有少量Al4C3、Al2O3、C等雜質。某同學設計如下實驗分別測定氮化鋁(AlN)樣品中AlN和Al4C3的質量分數(忽略NH3在強堿性溶液中的溶解)。(1)實驗原理:①Al4C3與硫酸反應可生成CH4;②AlN溶于強酸產生銨鹽,溶于強堿生成氨氣,請寫出AlN與NaOH溶液反應的化學方程式:

。

題型一物質含量的測定(2)實驗裝置(如圖所示,量氣管為堿式滴定管改裝)連好裝置后,首先應進行的操作是

。

(3)實驗過程:稱得裝置D的初始質量為yg;稱取xgAlN樣品置于裝置B錐形瓶中,各裝置中加入相應藥品,重新連好裝置;讀取量氣管的初始讀數為amL(量氣裝置左右液面相平)。①欲首先測量Al4C3質量分數的有關數據,對K1、K2、K3三個活塞的操作是關閉活塞

,打開活塞

。

②若無恒壓管,對所測氣體體積的影響是

(填“偏大”“偏小”或“無影響”)。

③量氣管中液面不再發(fā)生變化,說明反應已經結束。讀取讀數之前,應對量氣管進行的操作為

;若量氣管中的液面高于右側球形容器中的液面,所測氣體的體積

(填“偏大”“偏小”或“無影響”)。

④記錄滴定管的讀數為bmL(已知:該實驗條件下的氣體摩爾體積為VmL·mol-1),則Al4C3的質量分數為

(用可能含a、b、x、y、Vm的代數式表示)。

⑤測量AlN質量分數的數據:首先關閉活塞K1,打開活塞K3,通過分液漏斗加入過量NaOH溶液,與裝置B錐形瓶內物質充分反應;反應完成后,

(填該步應進行的操作),最后稱得裝置D的質量為zg。

考查情境:本題以測定氮化鋁(AlN)樣品中AlN和Al4C3的質量分數為載體,在復雜、陌生的研究對象及問題情境下,體現了對實驗操作、誤差分析及定量計算等知識的綜合性、應用性考查。必備知識:主要考查的必備知識包括以下四個方面:一是化學方程式的書寫;二是實驗基本操作;三是誤差分析;四是質量分數的求算。關鍵能力:本題考查的關鍵能力側重于歸納與論證以及探究與創(chuàng)新能力。能夠通過對實驗現象、實驗裝置的觀察,獲取有關的感性知識和印象,并進行初步加工、吸收的能力;能夠從試題提供的新信息中,準確地提取實質性內容,并經與已有知識塊整合,重組為新知識塊的能力;能夠將實際問題分解,通過運用相關知識,采用分析、綜合的方法,解決化學定量實驗中的問題的能力;能夠了解并初步實踐化學實驗研究的一般過程,掌握化學實驗的基本方法的能力。(2)在進行涉及到氣體的實驗時,組裝好儀器后一定要先檢查氣密性再開始實驗,否則會造成實驗結果不準甚至實驗失敗。(3)①根據題意,若要知道Al4C3的質量分數,我們要測出Al4C3與硫酸反應生成的CH4體積,測體積需要使用裝置A中的量氣管,因此我們要先打開K1,關閉K2、K3,讓生成的大部分CH4進入量氣管中。②分液漏斗上的恒壓管起到平衡壓強的作用,若無恒壓管,滴入B中的酸液會將B中的空氣“趕”入量氣管,導致所測氣體的體積偏大。③在讀取讀數前一定要先調整量氣管高度,使左右兩邊液面相平,這是操作量氣管時的基本要求;若量氣管中液面高于右側球形容器中的液面,也就是說右側的壓強更大,導致測得氣體體積偏小。⑤K2的作用在于:反應結束后仍會有少量氨氣殘留在裝置B內,我們可以從K2處外接空氣泵,通入空氣將裝置B內的氨氣“趕”入裝置D中,確保所有的氨氣都被D吸收,因此我們要做的是打開K2,通入一段時間的空氣。(2)檢查裝置的氣密性解題建模定量實驗解題模板考向專練1.(2021·湖南新高考適應性考試)蛋殼是一種很好的綠色鈣源,其主要成分為CaCO3。以蛋殼為原料制備葡萄糖酸鈣晶體(M[Ca(C6H11O7)2·H2O]=448g·mol-1),并對其純度進行測定,過程如下:步驟Ⅰ.葡萄糖酸鈣晶體的制備步驟Ⅱ.產品純度測定——KMnO4間接滴定法①稱取步驟Ⅰ中制得的產品0.600g置于燒杯中,加入蒸餾水及適量稀鹽酸溶解;②加入足量(NH4)2C2O4溶液,用氨水調節(jié)pH為4～5,生成白色沉淀,過濾、洗滌;③將②洗滌后所得的固體溶于稀硫酸溶液中,用0.02000mol·L-1KMnO4標準溶液滴定,消耗KMnO4標準溶液25.00mL。根據以上兩個步驟,回答下列問題:(1)以上兩個步驟中不需要使用的儀器有

(填標號)。

答案:(1)C解析:(1)步驟Ⅰ過濾時需用到A,灼燒時需用到B,步驟Ⅱ滴定時需用D準確讀取KMnO4標準溶液的體積,步驟Ⅰ、步驟Ⅱ中均不用儀器C。(2)步驟Ⅰ中“操作a”是

、過濾、洗滌、干燥。

(3)步驟Ⅱ中用氨水調節(jié)pH為4～5的目的為

。

解析:(2)結合圖示流程可知,得到的懸濁液主要成分是Ca(OH)2,再和葡萄糖酸溶液反應,經過濾得到的是葡萄糖酸鈣溶液,該溶液經蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥得到葡萄糖酸鈣晶體。(3)用氨水調節(jié)pH的目的是使溶液中的鈣離子和草酸根離子結合生成草酸鈣沉淀。答案:(2)蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶(3)使溶液中的鈣離子和草酸根離子結合生成草酸鈣沉淀(4)用KMnO4標準溶液滴定待測液的反應原理為

(用離子方程式表示),判斷滴定達到終點的現象為

。

(5)根據以上實驗數據,測得產品中葡萄糖酸鈣晶體的純度為

(保留三位有效數字)。

答案:(5)93.3%答案:(1)向上層清液中繼續(xù)滴加BaCl2溶液,無白色沉淀生成,則沉淀完全(2)步驟②判斷沉淀是否洗凈所選用的試劑為

。

(3)步驟③灼燒時盛裝樣品的儀器名稱為

。(4)固體質量為wg,則c(CuSO4)=

mol·L-1。

解析:(5)由于燒杯內壁會沾有一定量BaSO4,因此若不洗滌燒杯,會導致BaSO4損失,由此計算出的CuSO4的量少于理論值,從而導致測量出的CuSO4溶液濃度偏低。(5)若步驟①從燒杯中轉移沉淀時未洗滌燒杯,則測得c(CuSO4)

(填“偏高”“偏低”或“無影響”)。

答案:(5)偏低(7)步驟⑥需保證體系恢復到室溫的原因是

(填序號)。

a.反應熱受溫度影響b.氣體密度受溫度影響c.反應速率受溫度影響答案:(6)檢查裝置氣密性(7)b(6)步驟②為

。解析:(6)由于實驗涉及氣體,故裝置連接好后應檢查裝置的氣密性。(7)由于氣體密度受溫度影響,故要想準確測量氫氣的體積,必須保證反應前后體系溫度相等,故答案為b。(8)Zn粉質量為ag,若測得H2體積為bmL,已知實驗條件下ρ(H2)=dg·L-1,則c(CuSO4)=

mol·L-1(列出計算表達式)。(9)若步驟⑥E管液面高于D管,未調液面即讀數,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:(10)由于MgSO4不能與鋅反應,故不能用此方法測定MgSO4溶液的濃度。答案:(10)否規(guī)律方法定量實驗中“數據”采集三大方法(1)重量分析法①在重量分析中,一般首先采用適當的方法,使被測組分以單質或化合物的形式從試樣中與其他組分分離。②重量分析法不需要選擇合適的指示劑,實驗的關鍵是準確判斷反應是否發(fā)生完全,以及反應前后固體(或液體)質量的變化。③重量分析的過程包括了分離和稱量兩個過程。根據分離的方法不同,重量分析法又可分為沉淀法、揮發(fā)法、萃取法等。④計算方法采用重量分析法進行定量計算時,可根據實驗中發(fā)生反應的化學方程式或原子守恒確定相關物質之間的定量關系,再結合實驗數據列出關系式,并進行相關計算。(2)滴定分析法①滴定分析法是將已知準確濃度的標準溶液,滴加到被測溶液中(或者將被測溶液滴加到標準溶液中),直到所加的標準溶液與被測物質按化學計量關系定量反應為止,然后測量標準溶液消耗的體積,根據標準溶液的濃度和所消耗的體積,算出待測物質的含量。②實驗的關鍵是準確量取待測溶液,根據指示劑的顏色變化確定滴定終點。③根據標準溶液和待測溶液間的反應類型的不同,可將滴定分析法分為四大類:中和滴定、氧化還原滴定、絡合滴定和沉淀滴定。(3)氣體體積法①通過測量反應生成氣體的體積進行定量分析的方法,實驗的關鍵是準確測量生成氣體的體積。②測氣體體積的方法可分為直接測量法和間接測量法兩種:直接測量法直接測量法就是將氣體通入帶有刻度的容器中,直接讀取氣體的體積。根據所用測量儀器的不同,直接測量法可分為倒置量筒法和滴定管法兩種間接測量法間接測量法是指利用氣體將液體(通常為水)排出,通過測量所排出液體的體積從而得到氣體體積的測量方法。常用的測量裝置為用導管連接的裝滿液體的廣口瓶和空量筒。排水法收集氣體時,要保證“短進長出”典例導航題型二物質的組成或化學式的確定相關的實驗步驟如下:①準確稱取58.80g晶體X,加水溶解后,將溶液注入三頸燒瓶中;②準確量取50.00mL3.030mol·L-1H2SO4溶液于錐形瓶中;③向三頸燒瓶中加入足量NaOH溶液,通入氮氣,加熱,蒸氨結束后取下錐形瓶;④用0.120mol·L-1的NaOH標準溶液滴定錐形瓶中過量的硫酸,滴定終點時消耗25.00mLNaOH標準溶液。(1)儀器M的名稱為

。

(2)步驟③中,發(fā)生的氧化還原反應的化學方程式為

。蒸氨結束后,為了減少實驗誤差,還需要對直形冷凝管進行“處理”,“處理”的操作方法是

。(3)步驟④中,若振蕩時錐形瓶中有液體濺出,則所測得的n(N)的值將

(填“偏大”“偏小”或“不變”)。

采用重量分析法,實驗步驟如下:①另準確稱取58.80g晶體X于燒杯中,加水溶解,邊攪拌邊加入過量的BaCl2溶液;②將得到的溶液用無灰濾紙(灰分質量很小,可忽略)過濾,洗滌沉淀3～4次;③用濾紙包裹好沉淀取出,灼燒濾紙包至濾紙完全灰化;④繼續(xù)灼燒沉淀至恒重,稱量,得沉淀質量為69.90g。(4)步驟①中,判斷BaCl2溶液已過量的實驗操作和現象是

。

(5)步驟②中,采用冷水洗滌沉淀,其主要目的是

。

(6)結合實驗Ⅰ、Ⅱ通過計算得出晶體X的化學式為

,實驗Ⅰ的步驟①中,溶液中離子濃度由大到小的順序為

。

考查情境:本題以確定X[x(NH4)2SO4·yFeSO4·zH2O]的組成為載體,在復雜、陌生的研究對象及問題情境下,體現了對儀器識別、誤差分析、實驗基本操作及定量計算等知識的綜合性、應用性考查。必備知識:主要考查的必備知識包括以下方面:一是儀器的識別;二是化學方程式的書寫;三是誤差分析;四是實驗基本操作;五是定量求算;六是離子濃度大小比較。歸納總結定量實驗數據處理三大方向如何用好、選好數據,是解決化學定量實驗題的關鍵所在。解決化學定量實驗題的一般方法為比較數據、轉變物質、分析利弊、確定方案。(1)數據比較:對數據進行比較是解決問題的突破口,注意比較數據的交點與重合區(qū)。(2)物質轉變:轉變物質是實現實驗目標的重要途徑,在一些物質提純與制備的問題中,往往會提供一些物質沉淀的pH范圍、物質的沸點、密度、溶解性等呈現物質物理性質的數據。(3)經濟效益:在實際生產、生活中,除了涉及是否能夠通過相應反應來實現實驗目標外,還涉及經濟效益的問題,在原理、環(huán)保等沒有大的差異時,選擇廉價原料完成相應的實驗成為首選?？枷驅＞?.(2014·全國Ⅱ卷)某小組以CoCl2·6H2O、NH4Cl、H2O2、濃氨水為原料,在活性炭催化下,合成了橙黃色晶體X。為確定其組成,進行如下實驗。①氨的測定:精確稱取wgX,加適量水溶解,注入如圖所示的三頸瓶中,然后逐滴加入足量10%NaOH溶液,通入水蒸氣,將樣品液中的氨全部蒸出,用V1mLc1mol·L-1的鹽酸標準溶液吸收。蒸氨結束后取下接收瓶,用c2mol·L-1NaOH標準溶液滴定過剩的HCl,到終點時消耗V2mLNaOH溶液。②氯的測定:準確稱取樣品X,配成溶液后用AgNO3標準溶液滴定,K2CrO4溶液為指示劑,至出現淡紅色沉淀不再消失為終點(Ag2CrO4為磚紅色)。回答下列問題:(1)裝置中安全管的作用原理是

。

解析:(1)當A中壓力過大時,安全管中液面上升,使A瓶中壓力穩(wěn)定。答案:(1)當A中壓力過大時,安全管中液面上升,使A瓶中壓力穩(wěn)定解析:(2)盛裝氫氧化鈉溶液應使用堿式滴定管,強堿滴定強酸,可以使用酚酞,也可以使用甲基紅作指示劑。(2)用NaOH標準溶液滴定過剩的HCl時,應使用

式滴定管,可使用的指示劑為

。

(3)樣品中氨的質量分數表達式為

。

(4)測定氨前應該對裝置進行氣密性檢驗,若氣密性不好測定結果將

(填“偏高”或“偏低”)。

解析:(4)氣密性不好,會有一部分氨逸出,使測定結果偏低。答案:(4)偏低答案:(5)防止硝酸銀見光分解2.8×10-3(6)經測定,樣品X中鈷、氨和氯的物質的量之比為1∶6∶3,鈷的化合價為

。制備X的化學方程式為

;X的制備過程中溫度不能過高的原因是

。

2.(2021·浙江寧波月考)已知某種治療胃病的藥品的主要成分是鋁碳酸鎂片,化學式為AlaMgb(OH)mCO3·nH2O,假設藥品中的其他成分受熱不分解,不溶于水且不與稀硫酸反應。某研究性學習小組設計了如下實驗探究鋁碳酸鎂片的組成。[實驗一]取mg該藥片,研成粉末放入硬質玻璃管中,加熱,充分反應后測得裝置C增重2.16g,裝置D增重0.44g。(1)裝置C和D中盛放的藥品是C

,D

。

解析:(1)分析本題的實驗裝置可知,樣品鋁碳酸鎂片在加熱條件下分解生成鋁和鎂的氧化物、CO2、H2O,裝置C中應放入能吸水的物質,但不能吸收二氧化碳氣體,否則無法確定生成的水和二氧化碳各自的質量,所以裝置C用于吸收水蒸氣,利用無水CaCl2或P2O5可以吸收,裝置D是吸收二氧化碳氣體的裝置,可以利用堿石灰吸收二氧化碳氣體。答案:(1)無水CaCl2或P2O5堿石灰或NaOH固體(2)實驗開始前先通入一段時間空氣,其目的是

,其操作方法是

。當B處的酒精燈點燃后以及反應結束后一段時間內仍然要通入空氣的目的是