項目學(xué)習(xí)活動：結(jié)晶水含量的測定-高中化學(xué)滬科版（2020）必修第一冊

學(xué)科化學(xué)課題名稱結(jié)晶水含量的測定

結(jié)晶水含量的測定

一、知識梳理

一'實驗原理

結(jié)晶水合物受熱能夠失去結(jié)晶水，硫酸銅晶體(藍(lán)色)在110℃開始失去部分結(jié)晶水，150℃時失去全部結(jié)晶水，

生成白色的無水硫酸銅。650C硫酸銅分解成黑色的氧化銅。

CUSO4XH2O—CuSO4+XH2OCUSO48啄>CuO+SO3

m(CuSO4)皿也。)_].f*一160m(H?。)

X-

160'18-"18m(CuSO4)

160(町..

X-------------—式中：mi=m(CuSO#xH2O),m2=m(CuSC)4)

18m2

二'實驗儀器和裝置

1.瓷生煙、年煙鉗、泥三角

瓷培煙用于加熱或灼燒固體物質(zhì)，加熱、灼燒時應(yīng)放在泥三角上進(jìn)行。熱的瓷堪煙及用煙蓋取放時要用生煙

鉗。

脫水后的白色CuSCU粉末和增煙要放在干燥器里進(jìn)行冷卻，因為CuSO4具有很強(qiáng)的吸濕性，在空氣中會重新

吸水形成水合物。

【知識拓展】

化學(xué)干燥劑脫水原理分為兩種：

①與水可逆地結(jié)合生成水合物，如氯化鈣、硫酸鎂等；

②干燥劑與水發(fā)生不可逆的化學(xué)反應(yīng)，生成新的化合物。

注意：選用干燥劑時，必須注意不與被干燥的物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，不溶于被干燥的物質(zhì)中。

三'實驗

1.實驗操作

（1）研磨：在研缽中用研棒將硫酸銅晶體研碎。

（2）稱量：準(zhǔn)確稱量干燥的瓷用煙的重量，并記下瓷珀期的質(zhì)量m0,并用此用煙準(zhǔn)確稱取一定質(zhì)量已研碎的硫酸

銅晶體，并記下用煙鉗和硫酸銅晶體的質(zhì)量mi。

（3）加熱：加熱晶體，使其失去全部結(jié)晶水（由藍(lán)色完全變?yōu)榘咨?/p>

（4）稱量：在干燥器內(nèi)冷卻后稱量，并記下瓷用煙和無水硫酸銅的質(zhì)量m2。

（5）再加熱、再稱量至恒重：把盛有無水硫酸銅的瓷用煙再加熱，再放入干燥器里冷卻后再稱量，并記下瓷用煙

和無水硫酸銅的質(zhì)量，到兩次稱量的質(zhì)量相差不超過O.OOlg為止。

（6）計算：根據(jù)實驗測得的結(jié)果求硫酸銅晶體中結(jié)晶水的含量。

2.恒重操作

方法：_____________________________________________________________________

0

意義：。

影響實驗誤差的其他因素：稱量的準(zhǔn)確性；晶體加熱時是否飛濺；加熱是否過頭；硫酸銅晶體中是否含有雜質(zhì)；

儀器本身等。

3.注意事項

（1）晶體加熱后先放在石棉網(wǎng)上稍冷卻，之后一定要放在干燥器內(nèi)冷卻，以保證無水硫酸銅不會從空氣中吸收

水分。

（2）晶體要在堪煙底上攤開加熱，有利于失去全部結(jié)晶水。

（3）加熱時間不充分、加熱溫度過低（未全變白），都會使晶體的結(jié)晶水沒有全部失去。

（4）加熱過程中，應(yīng)慢慢加熱（可改墊石棉網(wǎng)），以防因局部過熱而造成晶體濺失。

（5）加熱溫度過高或時間過長，會導(dǎo)致硫酸銅少量分解。

160（iri|-m?）

［答18（m2-m0）案］

完成第一次加熱、冷卻、稱量后，再進(jìn)行第二次加熱、冷卻、稱量……直到連續(xù)兩次稱量的結(jié)果相差不超過

0.001g（電子天平的最小感量）為止

確保硫酸銅晶體全部變?yōu)闊o水硫酸銅

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【練習(xí)】

1.以下關(guān)于用煙的使用，錯誤的是（）

A.加熱時，應(yīng)把用垠放在泥三角上B.取放、移動用煙時應(yīng)使用用煙鉗

C.坨煙加熱時，要蓋住坦煙蓋不留空隙D.熱的坦煙放在桌面上應(yīng)墊有石棉網(wǎng)

【難度】★★

【答案】C

2.以下膽研中結(jié)晶水含量的測定操作中，正確的是（）

A.加熱膽帆晶體，開始用小火，后逐漸加大用大火加熱

B.加熱、冷卻、稱量重復(fù)兩次即是恒重操作

C.加熱后的冷卻必須放在干燥器中

D.加熱時發(fā)現(xiàn)晶體爆濺出用堪，則估計再加一些

【難度】★

【答案】C

3.在膽研晶體中結(jié)晶水含量測定中，必須用天平測定的質(zhì)量是（）

①膽帆的質(zhì)量②無水CuSO4的質(zhì)量③瓷用煙的質(zhì)量④結(jié)晶水的質(zhì)量

⑤瓷用期+膽研的質(zhì)量⑥瓷片埸+無水CuSO4的質(zhì)量

A.①和②B.①和④C.③、⑤和⑥D(zhuǎn).①、⑤和⑥

【難度】★★

【答案】C

四、硫酸銅晶體結(jié)晶水含量測定實驗誤差分析

因變量

能引起誤差的一些操作X值

m(CuSO4)m(H2O)

稱量的堵崩不干燥—

晶體表面有水——

晶體不純，含有不揮發(fā)雜質(zhì)——

晶體未研成細(xì)粉末——

粉末未完全變白就停止加熱——

加熱時間過長，部分變黑——

加熱后在空氣中冷卻稱量—

加熱過程中有少量晶體濺出——

兩次稱量相差＞0.1g——

【答案】

因變量

能引起誤差的一些操作X值

m(CuSO4)m（H2。）

稱量的用煙不干燥——偏大偏大

晶體表面有水——偏大偏大

晶體不純，含有不揮發(fā)雜質(zhì)偏大——偏小

晶體未研成細(xì)粉末—偏小偏小

粉末未完全變白就停止加熱——偏小偏小

加熱時間過長，部分變黑偏小——偏大

加熱后在空氣中冷卻稱量——偏小偏小

加熱過程中有少量晶體濺出偏小——偏大

兩次稱量相差＞0.1g—偏小偏小

二、課堂練習(xí)

知識點1:計算

【例1】在質(zhì)量為Gg的瓷母堪里，加入BaCbnEkO晶體后，稱得質(zhì)量為Wig,加熱使結(jié)晶水全部失去，冷卻后的

W2go則n值為（）

A208（%-弘）B208（%-叱）

,18（也—G）-18（叱—6）

18（叱一G）208（%-G）

-208（^,-W,）-18（--區(qū)）

【答案】★★

【解析】A

變式1:取某結(jié)晶水合物（A-nH2O）pg,加熱使結(jié)晶水全部失去后，質(zhì)量變?yōu)閝g,由此可以得知A的相對分子質(zhì)量

為（）

18pn18pn18q〃D18的

A.-----B.-----C?-----

qp-qpp-q

【難度】★★

【答案】D

變式2：已知有Na2SO#xH2O32.2g小心加熱至質(zhì)量不變，所得固體的質(zhì)量為14.2g,求該晶體的結(jié)晶水的系數(shù)x為多

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少？

【難度】★★

【答案】10

【方法提煉】

求結(jié)晶水中結(jié)晶水含量的計算，都可以采用通式N(H2O)=n(H2O)/n(失去結(jié)晶水后的鹽)進(jìn)行解題。

知識點2：誤差分析

【例2］實驗室測定CUSO4XH2O晶體里結(jié)晶水的n值時，出現(xiàn)了3中情況：

①晶體中含有受熱不分解的物質(zhì)；

②晶體尚帶藍(lán)色，即停止加熱；

③晶體脫水后放在實驗桌上冷卻，再稱量。時實驗結(jié)果偏低的原因是()

A.①②B.①③C.②③D.①②③

【難度】★★

【答案】D

變式1:某硫酸銅晶體的樣品，其結(jié)晶水含量的測定值明顯偏小，產(chǎn)生該實驗結(jié)果的原因可能是()

A.原樣品未徹底干燥

B.年煙上含有加熱不分解的污跡

C.原樣品中含有少量硫酸鎂晶體(MgSO#7H2。)

D.原樣品中含有少量硫酸鈉固體

【難度】★★

【答案】D

變式2：在進(jìn)行硫酸銅晶體中結(jié)晶水含量的測定中，會出現(xiàn)各種情況，請說明下列幾種情況分別對實驗結(jié)果會產(chǎn)生什

么影響(填"偏大”、"偏小”或"無影響”)?并簡述原因。

(1)膽帆晶體的樣品中含有加熱時不分解的雜質(zhì)。

(2)使用前，瓷用煙未干燥，含少量水滴。

(3)加熱膽磯晶體時，有一部分晶體爆濺出用煙外。

(4)加熱膽研晶體時，結(jié)晶水沒有完全逸出。

(5)加熱后，盛硫酸銅粉末的瓷用煙在空氣中冷卻。

(6)攪拌的玻璃棒上沾有少量硫酸銅粉末，并且未稱量。

（7）加熱晶體的時間較長，溫度較高，在加熱后的固體粉末中出現(xiàn)黑色。

【難度】★★

【答案】（1）偏小，膽帆晶體中含有受熱不分解的雜質(zhì)，造成加熱前后固體的質(zhì)量差偏小，使測量結(jié)果偏??；

（2）偏大，瓷珀竭使用前未干燥，含少量水滴，加熱后水分蒸發(fā)，會使質(zhì)量差變大，使測定結(jié)果偏大；（3）偏大，

加熱過程中有晶體濺出，會使質(zhì)量差偏大，使測定結(jié)果偏大；（4）偏小，結(jié)晶水沒有完全逸出，就會使加熱前后的質(zhì)

量差偏小，使測定結(jié)果偏小；（5）偏小，加熱后盛硫酸銅粉末的瓷坨煙在空氣中冷卻，會吸收空氣中的水蒸氣，會使

質(zhì)量差偏小，使測量結(jié)果偏小；（6）偏大，玻璃棒上沾有少量白色粉末，會使質(zhì)量差偏大，是測定結(jié)果偏大；（7）偏

大，加熱后的固體粉末中出現(xiàn)黑色物質(zhì)，即硫酸銅分解，則反應(yīng)前后的固體質(zhì)量差變大，則測得結(jié)晶水的含量偏大。

【方法提煉】

無論是何種錯誤操作，均需考慮加熱前后的質(zhì)量差，質(zhì)量差與最后的結(jié)果成正比。

知識點3：綜合實驗

【例3】在測定硫酸銅結(jié)晶水的試驗中：

（1）加熱前應(yīng)將晶體放在______中研碎，加熱時放在_______中進(jìn)行，加熱失水后，應(yīng)放在____________中冷卻。

（2）判斷是否完全失水的方法是。

（3）做此實驗，最少應(yīng)進(jìn)行稱量操作次。

（4）下面是某學(xué)生實驗的一次數(shù)據(jù)，請完成計算，填入下面的表中。

加熱后地蝸與固體總

生煙質(zhì)量珀娟與晶體總質(zhì)量測得晶體中結(jié)晶水個數(shù)

質(zhì)量

11.7g22.7g18.6g

（5）這次實驗中產(chǎn)生的誤差原因可能是所造成的。

A.硫酸銅晶體中含有不揮發(fā)性雜質(zhì)B.實驗前晶體表面有吸收的水

C.加熱時有晶體飛濺除去D.加熱失水后露置在空氣中冷卻

【難度】★★

【答案】（1）研缽、珀煙、干燥器

（2）最后一次加熱前后兩次稱量的數(shù)據(jù)差不超過O.OOlgo

（3）4（4）5.3（5）BC

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變式1:實驗室中有一瓶氯化鉀和氯化鈣的固體混合物，通過以下的實驗可確定該混合物中氯化鉀和氯化鈣的質(zhì)量

比，還可制得純凈的氯化鉀。根據(jù)實驗步驟填寫下列空白：

實驗步暇

(1)調(diào)整零點時，若指針偏向左邊，應(yīng)將左邊的螺絲帽向(填“左”或“右”)旋動。

(2)某學(xué)生用已知質(zhì)量Yg的表面皿，準(zhǔn)確稱取Wg樣品。他在托盤天平的右盤上放入

(W+Y)g祛碼，在左盤的表面皿中加入樣品，這時指針偏向右邊(如左下圖所示)，下面

他的操作應(yīng)該是，使

(3)加入的A是,檢驗A是否過量的方法是

__________________________________________________________O

(4)過濾時，某學(xué)生的操作如右上圖，請用文字說明圖中的錯誤

____________________________O

(5)濾液中加入的B物質(zhì)是。應(yīng)該加入過量的B物質(zhì)，理由是。

(6)為了檢驗沉淀是否洗凈，應(yīng)在最后幾滴洗滌液中加入,若,表示沉淀已洗凈。

(7)得到的固體C是o

(8)該混合物中氯化鉀和氯化鈣質(zhì)量比的計算式是o

(9)配制100mL0.20mol/L氯化鉀溶液：某學(xué)生將準(zhǔn)確稱量的1.49g氯化鉀固體放入燒杯中，加入約30mL蒸儲水，

用玻璃棒攪拌使其溶解。將溶液由燒杯倒入100mL容量瓶中，然后往容量瓶中小心地加蒸儲水，直到液面接近刻度

2~3cm處，改用膠頭滴管加蒸鐳水，使溶液凹液面最低點恰好與刻度相切，把容量瓶蓋緊，再震蕩搖勻。該學(xué)生操作

中的錯誤是和。

【難度】★★★

【答案】(1)右(2)小心添加藥品；直到指針指向中間(3)K2co3；用玻璃棒蘸混合溶液滴在

pH試紙上，若pH>7,證明過量(4)玻璃棒未靠在三層濾紙上，漏斗管下端尖口未靠緊燒杯內(nèi)壁

(5)鹽酸；除盡過量的K2cCh(6)AgNCh溶液；無沉淀生成證明沉淀已洗凈(7)碳酸鈣

(8)

wU/

W-W-,?-M---(-C--a--C--l-,)

2M(CaCOa)

卬.

2.M(CaCQ)

(9)溶液不可由燒杯直接倒入容量瓶；未將燒杯潤洗2~3次，洗滌液?起倒入容量瓶。

變式2：某硫酸鈉晶體(Na2sO4FH2O)中含少量氯化鈉，為了測定n值和雜質(zhì)含量，進(jìn)行下列實驗。

（1）在實驗過程中，要用到下列儀器中的（選填編號）。

①容量瓶②天平③燒杯④錐形瓶⑤漏斗⑥干燥器⑦長頸漏斗⑧試管

⑨用煙⑩酒精燈

（2）從下列操作中，選用必要的實驗步驟，按操作先后順序排列（填編號）的是。

①取硫酸鈉晶體樣品，在天平上稱量；

②再加熱片刻，然后再干燥器內(nèi)冷卻后，稱量；

③加足量BaCb溶液，充分?jǐn)嚢瑁o置后過濾；

④將過濾出的沉淀，干燥后稱量；

⑤在干燥器內(nèi)冷卻后，稱量；

⑥將加熱后的固體加適量水溶解；

⑦在一定容器內(nèi)充分加熱。

（3）在以上正確的操作中，若取樣品ag,沉淀質(zhì)量為wg,加熱后固體質(zhì)量為eg。

求：①ag硫酸鈉晶體中含氯化鈉為多少克？

②求Na2SO4-nH20晶體中n的數(shù)值。

【難度】★★★

【答案】（1）酶⑤⑥⑨⑩（2）①??②⑥③④

[42w233（。-c）

（3）①m（NaCl）=（c-233）g②產(chǎn)18w

【方法提煉】

硫酸銅結(jié)晶水含量測定實驗是一個基本的定量實驗，實驗的關(guān)鍵是加熱過程中使晶體中的結(jié)晶水全部失去水分。

為了保證失去全部的結(jié)晶水，實驗中要加熱、稱量、再加熱、再稱量，直到最后兩次稱量值不超過0.001g。注意此實

驗最少要稱量4次。

三、課后作業(yè)

1.膽研中結(jié)晶水含量測定的實驗，不必使用的儀器是（）

2.A.用煙B.天平C.干燥器D.量筒

【難度】★

【答案】D

3.（雙選）用瓷用煙加熱CUSO4-XH2O的方法測定x的數(shù)值，當(dāng)測定過程中出現(xiàn)下列情況，能使測得的x值偏低的

是（）

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4.A.硫酸銅晶體尚帶淡藍(lán)色便停止加熱

5.B.晶體加熱至恒重時，立即放入干燥器內(nèi)，冷卻后稱量

6.C.硫酸銅晶體中含有受熱不分解的雜質(zhì)

7.D.硫酸銅晶體加熱至變黑才停止加熱

【難度】★★

【答案】AC

8.在空氣中加熱4.8g銅粉，使其全部變成氧化銅，然后把氧化銅放在足量稀硫酸中，待反應(yīng)完畢后，再加熱蒸發(fā)溶

齊上那么，最多可制得硫酸銅晶體的質(zhì)量是（）

9.A.9.38gB.18.75gC.12.0gD.24.0g

【難度】★★

【答案】B

10.（雙選）硫酸銅結(jié)晶水含量測定的實驗中，若操作正確而實驗測得的硫酸銅晶體中結(jié)晶水的含量偏低，其原因可

能有（）

A.被測樣品中含有加熱不揮發(fā)的雜質(zhì)B.被測樣品中含有加熱易揮發(fā)的雜質(zhì)

C.實驗前被測樣品已有部分失水D.加熱前所用的用煙未完全干燥

【難度】★★

【答案】AC

11.在測定硫酸銅晶體結(jié)晶水含量時，判斷膽帆加熱到完全失去結(jié)晶水的依據(jù)是（）

12.A.固體質(zhì)量不再減少B.固體質(zhì)量不斷減少

13.C.加熱時無水蒸氣逸出D.膽機(jī)晶體由藍(lán)變白

【難度】★★

【答案】A

14.測定硫酸銅晶體中結(jié)晶水含量的實驗中，進(jìn)行質(zhì)量恒定操作時，要求兩次稱量結(jié)果相差不超過（）

15.A.lgB.0.1gC.0.01gD.0.001g

【難度】★

【答案】D

16.下列幾種結(jié)晶水合物，不能用測定硫酸銅晶體中結(jié)晶水的方法來測定結(jié)晶水含量的是（）

17.A.Na2sO4IOH2OB.MgSO4-7H2O

18.C.FeSO4-7H2OD.Na2CO310H2O

【難度】★★

【答案】C

19.某溫度下，向足量的硫酸銅飽和溶液中加入1.6g無水硫酸銅粉末，下列說法正確的（）

A.析出晶體為1.60gB.析出晶體為2.50g

C.析出晶體的質(zhì)量介于1.60~2.50g之間D.析出晶體的質(zhì)量大于2.50g

【難度】★★

【答案】D

20.某同學(xué)進(jìn)行膽研結(jié)晶水測定實驗，得到以下①-④組數(shù)據(jù)：

加熱前加熱后

編號

用期質(zhì)量/g用期+膽磯質(zhì)量/g用竭+無水CuSCU質(zhì)量/g

①5.07.56.6

②5.427.956.8

③5.58.07.1

④5.07.56.8

實驗數(shù)據(jù)表明有兩次實驗失誤，失誤的實驗是()

A.①和②B.②和④C.①和③D.③和④

【難度】★★

【答案】B

21.測定硫酸銅晶體(CuSOrxH?。)中結(jié)晶水含量的數(shù)據(jù)如下表：

質(zhì)量第一次第：次

瓷垠蝸(mo)15.688g電子天平置0

瓷省蠅+硫酸銅晶體(mi)17.668g2.056g

瓷珀埸+無水硫酸銅晶體

16.962g1.345g

(m2)

試計算：第一次實驗x=(取小數(shù)點后兩位，下同)；

第二次實驗x=;

兩次實驗平均值x=；

本次實驗誤差=.

【難度】★

【答案】第一次實驗x=4.93,第二次實驗x=4.70,平均值為4.82,相對誤差為-3.6%。

22.某同學(xué)進(jìn)行硫酸銅晶體結(jié)晶水含量的測定實驗。完成下列填空：

【實驗步驟】

(1)用(填儀器名稱，下同)準(zhǔn)確稱量瓷組煙的質(zhì)量。

(2)在瓷玷期中加入約2g研細(xì)的硫酸銅晶體，并稱量。

(3)把盛有硫酸銅晶體的瓷珀埸放在泥三角上慢慢加熱，直到藍(lán)色完全變白，然后把堵煙移至____________中

冷卻到室溫，并稱量。

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（4）重復(fù)（3）的實驗進(jìn)行恒重操作，直至兩次稱量結(jié)果相差不超過0.001g。

【數(shù)據(jù)記錄與處理］

第一次實驗第二次實驗

坨煙的質(zhì)量（g）29.56330.064

用煙+試樣的質(zhì)量（g）31.67632.051

恒重后，堪煙+硫酸銅的質(zhì)量

30.91131.324

（g）

X的值5.055.13

根據(jù)上表中的數(shù)據(jù)處理結(jié)果，計算本次實驗的相對誤差為%（已知x的理論值為5）。

【分析與討論】

（1）做一次實驗，至少需要加熱次（填數(shù)字，下同）；至少需要稱量________次。

（2）恒重操作的目的是。

（3）重復(fù)兩次實驗求x平均值的目的是?

（4）實驗值比理論值偏大的原因可能是（填編號）。

a.加熱過程中有晶體濺出b.被測樣品中含有加熱不揮發(fā)的雜質(zhì)

c.實驗前，晶體表面潮濕d.晶體灼燒后直接放在空氣中冷卻

【難度】★★

【答案】電子天平干燥器1.8%24

確保晶體失去了全部結(jié)晶水減小實驗誤差，減小偶然誤差ac

23.測定硫酸銅晶體（CUSO4XH2O）中X值的實驗過程如下:

（1）下列是實驗中用到的幾種儀器，儀器與對應(yīng)名稱正確的是

a.研缽b.攝子c.增鍋d.三角架

（2）“灼燒”時熱源選用的是酒精燈而不是酒精噴燈，理由是“冷卻”放在

_______________中（填儀器名稱）。

（3）“恒重”操作的目的是；

判斷“恒重”的依據(jù)是，

（4）下面是某學(xué)生實驗的一次數(shù)據(jù)，請完成計算

珀摒質(zhì)量用煙與晶體總質(zhì)量加熱后生煙與固體總質(zhì)量

11.721g22.692g18.631g

X=；（精確到0.01）

實驗相對誤差是o（保留小數(shù)點后一位）

（5）這次實驗中產(chǎn)生誤差的原因可能是所造成的。

a.硫酸銅晶體中含有不揮發(fā)性雜質(zhì)b.在加熱過程發(fā)現(xiàn)有黑色物質(zhì)生成

c.加熱時有晶體飛濺出來d.加熱失水后露置在空氣中冷卻

【難度】★★

【答案】（1）a（l分）（2）酒精噴燈溫度太高容易使硫酸銅分解（1分）：干燥器（1分）。

（3）確保硫酸銅晶體失去全部結(jié)晶水（1分）；相鄰兩次稱量的質(zhì)量差不超過0.001g。（1分）

（4）5.22（2分）。4.4%（1分）（5）b、c（2分）

24.為測定碳酸氫鈉純度（含有少量氯化鈉），學(xué)生設(shè)計了如下幾個實驗方案（每個方案均稱取mig樣品），請回答每

個方案中的問題。

［方案I］選用重量法進(jìn)行測定：可用下圖中的裝置進(jìn)行實驗。

（1）A裝置中NaOH溶液的作用是,若直接向試樣溶液中鼓人空氣會導(dǎo)致實

驗測定結(jié)果（填“偏高”、“偏低”或，無影響”）