第74讲 以物质含量或组成测定为主的综合实验-2024高考化学一轮复习高频考点精讲（新教材新高考）课件PPT

第74讲以物质含量或组成测定为主的综合实验2024高考化学一轮复习高频考点精讲1.掌握物质组成或含量测定的一般方法。2.掌握定量测定实验的思维模型。复习目标物质含量的测定考点一1.重量分析法(1)在重量分析中，一般首先采用适当的方法，使被测组分以单质或化合物的形式从试样中与其他组分分离。(2)重量分析法不需要指示剂，实验的关键是准确判断反应是否完全，以及反应前后固体(或液体)质量的变化。(3)重量分析法的过程包括分离和称量两个过程。根据分离的方法不同，重量分析法又可分为沉淀法、挥发法、萃取法等。(4)计算方法采用重量分析法进行定量计算时，可根据实验中发生反应的化学方程式或原子守恒确定相关物质之间的定量关系，再结合实验数据列出关系式，并进行相关计算。必备知识2.滴定分析法(1)滴定分析法是将已知准确浓度的标准溶液，滴加到待测溶液中(或者将待测溶液滴加到标准溶液中)，直到所加的标准溶液与待测溶液按化学计量关系定量反应完全为止，然后测量标准溶液消耗的体积，根据标准溶液的浓度和所消耗的体积，计算出待测物质的含量。(2)实验的关键是准确量取待测溶液，根据指示剂的颜色变化确定滴定终点。(3)根据标准溶液和待测溶液间反应类型的不同，可将滴定分析法分为四大类：中和滴定、氧化还原滴定、络合滴定和沉淀滴定。3.气体体积法(1)通过测量反应生成气体的体积进行定量分析的方法，实验的关键是准确测量生成气体的体积。(2)测气体体积的方法分为直接测量法和间接测量法：1.某小组同学取含有少量CuO杂质的Cu2O样品进行如下实验，以测定氧化亚铜的纯度。(1)装置a中所加的酸X是________(填化学式)。(2)通过测定下列物理量，能达到实验目的的是_____(填字母)。A.反应前后装置a的质量B.充分反应后装置c所得固体的质量C.反应前后装置d的质量D.反应前后装置e的质量(3)熄灭酒精灯之后，仍需通一段时间H2至试管冷却，原因是_____________________。H2SO4BC防止Cu单质被重新氧化专项突破该实验通过氢气还原铜的氧化物，得到铜单质和水，通过称量氧化物反应前后的质量或者称量生成水的质量以确定氧化铜和氧化亚铜的质量，则a中应选用不挥发性的稀硫酸与锌反应制取氢气，用浓硫酸干燥氢气后，再通入c中，加热条件下氢气还原铜的两种氧化物得到铜单质和水，生成的水进入d中被碱石灰吸收，可通过称量其反应前后的质量差确定水的质量，装置e的目的是防止空气中的水蒸气进入d中干扰实验测定；实验结束后需再通一段时间氢气，使产生的铜单质在氢气氛围中冷却下来，以防止其被氧化。解析2.(2022·安徽蚌埠模拟)测定某明矾样品(含砷酸盐)中砷的含量，实验步骤如下：实验一：配制砷标准溶液①取一定质量的As2O3，用NaOH溶液完全溶解后，配制成1 L Na3AsO3溶液(此溶液1.0 mL相当于0.10 g砷)。②取一定量上述溶液，配制500 mL含砷量为1.0 g·L－1的砷标准溶液。(1)②需取用①中Na3AsO3溶液______mL。5解析实验二：测定样品中砷含量(实验装置如图，夹持装置已略去)①向B中加入20.00 mL砷标准溶液，再依次加入一定量的盐酸、KI溶液和SnCl2溶液，室温放置10 min，使砷元素全部转化为H3AsO3。②向B中加入足量锌粒(含有ZnS杂质)，立即塞上装有乙酸铅棉花的导气管C，并使C管右侧末端插入比色管D中银盐吸收液的液面下，控制反应温度25～40 ℃。45 min后，打开K1通入N2，生成的砷化氢气体被完全吸收，Ag＋被还原为红色胶态银。③用明矾样品代替20.00 mL砷标准溶液进行实验，相同条件下生成相同量红色胶态银，需要5.0 g明矾样品。(2)乙酸铅棉花的作用是___________________________。除去H2S，以免干扰D中反应乙酸铅和H2S反应生成PbS沉淀，乙酸铅棉花的作用是吸附H2S。解析(3)写出Zn与H3AsO3反应生成砷化氢的离子方程式并用单线桥表示电子转移的方向和数目： _______________________________________。(4)控制B中反应温度的方法是___________，反应中通入N2的作用是_________________________________________。控制反应温度25～40 ℃的方法是水浴加热；打开K1通入N2，使生成的砷化氢气体被D中银盐完全吸收。水浴加热将砷化氢气体完全带入D中，使其完全反应解析(5)明矾样品中砷的含量为______%。0.4解析物质组成的测定考点二确定物质组成的注意事项1.测定实验中要有消除干扰气体的意识如用惰性气体将干扰气体排出，或用溶液吸收干扰气体等。2.测定实验中要有被测量气体全部被测量的意识如可采取反应结束后继续向装置中通入惰性气体以使被测量气体全部被吸收剂吸收的方法。必备知识3.测定实验中要有“数据”的采集处理意识(1)称量固体质量时，中学一般用托盘天平，可估读到0.1 g，精确度要求高的实验中可以用分析天平或电子天平。(2)测量液体体积时，一般实验中选用适当规格的量筒，可估读到0.1 mL，准确度要求高的定量实验如中和滴定中选用滴定管，可估读到0.01 mL。(3)气体除了量取外，还可以称量。称气体的质量时一般有两种方法：一种方法是称反应装置在放出气体前后的质量减小值；另一种方法是称吸收装置前后的质量增大值。(4)用pH试纸(测得整数值)或pH计(精确到0.01)直接测出溶液的pH，经过计算可以得到溶液中H＋或OH－的物质的量浓度。1.某浅绿色晶体X[x(NH4)2SO4·yFeSO4·zH2O]在分析化学中常用作还原剂。为确定其组成，某小组同学进行如下实验：Ⅰ. 含量的测定采用蒸馏法，蒸馏的装置如图所示。相关的实验步骤如下：①准确称取58.80 g晶体X，加水溶解后，将溶液注入三颈烧瓶中；②准确量取50.00 mL 3.030 mol·L－1 H2SO4溶液于锥形瓶中；③向三颈烧瓶中加入足量NaOH溶液，通入氮气，加热，蒸氨结束后取下锥形瓶；④用0.120 mol·L－1的NaOH标准溶液滴定锥形瓶中过量的硫酸，滴定终点时消耗25.00 mL NaOH标准溶液。专项突破(1)仪器M的名称为__________。(2)步骤③中，发生的氧化还原反应的化学方程式为_______________________________，蒸氨结束后，为了减少实验误差，还需要对直形冷凝管进行“处理”，“处理”的操作分液漏斗4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3方法是_______________________________________________________。(3)步骤④中，若振荡时锥形瓶中有液体溅出，则所测得的n( )的值将_______(填“偏大”“偏小”或“不变”)。用蒸馏水冲洗冷凝管内通道2～3次，将洗涤液注入锥形瓶中偏大解析Ⅱ. 含量的测定采用重量分析法，实验步骤如下：①另准确称取58.80 g晶体X于烧杯中，加水溶解，边搅拌边加入过量的BaCl2溶液；②将得到的溶液用无灰滤纸(灰分质量很小，可忽略)过滤，洗涤沉淀3～4次；③用滤纸包裹好沉淀取出，灼烧滤纸包至滤纸完全灰化；④继续灼烧沉淀至恒重，称量，得沉淀质量为69.90 g。(4)步骤①中，判断BaCl2溶液已过量的实验操作和现象是__________________________________________________________________________________________。(5)步骤②中，采用冷水洗涤沉淀，其主要目的是________________________________________。(6)结合实验Ⅰ、Ⅱ通过计算得出晶体X的化学式为______________________。 待浊液分层后，向上层清液中加入1～2滴BaCl2溶液，若无白色浑浊出现，则说明BaCl2溶液已过量尽可能减少沉淀的溶解损失，减小实验误差(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O解析2.碱式碳酸钴[Cox(OH)y(CO3)2]可用作电子材料、磁性材料的添加剂，受热时可分解生成三种氧化物。为了确定其组成，某化学兴趣小组同学设计了如图所示装置进行实验。(1)请完成下列实验步骤：①称取3.65 g样品置于硬质玻璃管内，分别称量乙、丙装置的质量；②按如图所示装置组装好仪器，并检查装置气密性；③加热甲装置中硬质玻璃管，当乙装置中________________(填实验现象)，停止加热；④打开活塞K，缓缓通入空气数分钟后，称量乙、丙装置的质量；⑤计算。(2)步骤④中缓缓通入空气数分钟的目的是___________________________________________________。不再有气泡产生时将甲装置中产生的CO2和水蒸气全部赶入乙、丙装置中(3)某同学认为上述实验装置中存在一个明显缺陷，为解决这一问题，可选用下列装置中的______(填字母)连接在______________________(填装置连接位置)。D活塞K前(或甲装置前)(4)若按正确装置进行实验，测得如下数据：则该碱式碳酸钴的化学式为_______________。Co3(OH)4(CO3)2解析(5)有人认为用如图所示装置进行两次实验也可以确定碱式碳酸钴的组成。实验Ⅰ：称取一定质量的样品置于Y形管a处，加入一定体积一定物质的量浓度的足量稀硫酸于Y形管b处，量气管中盛放饱和碳酸氢钠溶液，而不用蒸馏水，其原因是___________________________________，然后通过____________________________(填操作)，引发反应，测定产生的CO2的体积(假设实验条件是在室温下)。饱和碳酸氢钠溶液会降低CO2的溶解度将b向a倾斜，使稀硫酸流入a中实验Ⅱ：将实验Ⅰ中反应后的液体和足量的锌粒分别放置在另一个Y形管的a、b中，量气管中盛装蒸馏水，此时引发反应的方式与实验Ⅰ______(填“相同”“不同”或“可相同也可不同”)，然后测定产生H2的体积(假设实验条件是在室温下)。两次实验结束时，读数前，先____________，再调节量气管两侧液面持平，然后平视读数；下列实验操作有可能会使y的值偏大的是_____(填字母)。A.实验Ⅰ读数时量气管左侧液面高于右侧液面B.实验Ⅱ实验结束时，迅速调整两侧液面持平，立即读数C.实验Ⅱ引发反应时将稀硫酸向锌粒倾斜不同恢复至室温C实验Ⅰ中应该让样品完全反应，所以引发反应时应该将稀硫酸向样品中倾斜；而实验Ⅱ中应该让稀硫酸完全反应，所以引发反应时应该将锌粒向稀硫酸中倾斜。解析真题演练 1.(2022·河北，14)某研究小组为了更准确检测香菇中添加剂亚硫酸盐的含量，设计实验如下：①三颈烧瓶中加入10.00 g香菇样品和400 mL水；锥形瓶中加入125 mL水、1 mL淀粉溶液，并预加0.30 mL 0.010 00 mol·L－1的碘标准溶液，搅拌。②以0.2 L·min－1流速通氮气，再加入过量磷酸，加热并保持微沸，同时用碘标准溶液滴定，至终点时滴定消耗了1.00 mL碘标准溶液。③做空白实验，消耗了0.10 mL碘标准溶液。④用适量Na2SO3替代香菇样品，重复上述步骤，测得SO2的平均回收率为95%。已知：Ka1(H3PO4)＝7.1×10－3，Ka1(H2SO3)＝1.3×10－2回答下列问题：(1)装置图中仪器a、b的名称分别为___________、_____________。(2)三颈烧瓶适宜的规格为______(填标号)。A.250 mL 　　B.500 mL 　　C.1 000 mL球形冷凝管酸式滴定管C解析由题中信息可知，检测香菇中添加剂亚硫酸盐的含量的原理是用过量的磷酸与其中的亚硫酸盐反应生成SO2，用氮气将SO2排入到锥形瓶中被水吸收，最后用碘标准溶液滴定，测出样品中亚硫酸盐含量。(3)解释加入H3PO4，能够生成SO2的原因：___________________________________________________________________________________________________________________________________________。加入H3PO4后，溶液中存在化学平衡H2SO3 SO2＋H2O，SO2的溶解度随着温度升高而减小，SO2逸出后，促进了化学平衡H2SO3 SO2＋H2O向右移动解析(4)滴定管在使用前需要______、洗涤、润洗；滴定终点时溶液的颜色为______；滴定反应的离子方程式为___________________________________。检漏蓝色解析滴定管在使用前需要检漏、洗涤、润洗；滴定前，溶液中的碘被SO2还原为碘离子，溶液的颜色为无色，滴定终点时，过量的半滴碘标准溶液使淀粉溶液变为蓝色且半分钟之内不变色，因此，滴定终点时溶液为蓝色；滴定反应的离子方程式为I2＋SO2＋2H2O===2I－＋4H＋＋ 。(5)若先加磷酸再通氮气，会使测定结果________(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。偏低解析若先加磷酸再通氮气，则不能将装置中的空气及时排出，有部分亚硫酸盐和SO2被装置中的氧气氧化，碘标准溶液的消耗量将减少，因此会使测定结果偏低。(6)该样品中亚硫酸盐含量为_______ mg·kg－1(以SO2计，结果保留三位有效数字)。80.8解析实验中SO2消耗的碘标准溶液的体积为0.30 mL＋1.00 mL＝1.30 mL，减去空白实验消耗的0.10 mL，则实际消耗碘标准溶液的体积为1.20 mL，根据反应I2＋SO2＋2H2O===2I－＋4H＋＋ 可以计算出n(SO2)＝n(I2)＝1.20 mL×10－3 L·mL－1×0.010 00 mol·L－1＝1.20×10－5 mol，由于SO2的平均回收率为95%，2.(2020·天津，15)为测定CuSO4溶液的浓度，甲、乙两同学设计了两个方案。回答下列问题：Ⅰ.甲方案实验原理：CuSO4＋BaCl2===BaSO4↓＋CuCl2实验步骤：(1)判断 沉淀完全的操作为________________________________________________________________________________________。 向上层清液中(或取上层清液少许于试管中)继续滴加BaCl2溶液，无白色沉淀生成，则沉淀完全(2)步骤②判断沉淀是否洗净所选用的试剂为_____________。AgNO3溶液解析BaSO4沉淀表面附着的离子是Cu2＋、Ba2＋和Cl－，可向洗涤液中加入AgNO3溶液，若没有沉淀生成，则证明BaSO4沉淀已洗净。(3)步骤③灼烧时盛装样品的仪器名称为________。坩埚解析步骤③灼烧的是BaSO4固体，灼烧固体选择的仪器是坩埚。(4)固体质量为w g，则c(CuSO4)＝_______mol·L－1。解析(5)若步骤①从烧杯中转移沉淀时未洗涤烧杯，则测得c(CuSO4)_______(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。偏低解析若步骤①中，转移沉淀时未洗涤烧杯，会造成BaSO4沉淀的质量减少，所以使测得的c(CuSO4)偏低。Ⅱ.乙方案实验原理：Zn＋CuSO4===ZnSO4＋CuZn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑实验步骤：①按图安装装置(夹持仪器略去)②……③在仪器A、B、C、D、E中加入图示的试剂④调整D、E中两液面相平，使D中液面保持在0或略低于0刻度位置，读数并记录⑤将CuSO4溶液滴入A中搅拌，反应完成后，再滴加稀硫酸至体系不再有气体产生⑥待体系恢复到室温，移动E管，保持D、E中两液面相平，读数并记录⑦处理数据(6)步骤②为________________。(7)步骤⑥需保证体系恢复到室温的原因是___(填序号)。a.反应热受温度影响b.气体密度受温度影响c.反应速率受温度影响检查装置气密性b解析步骤⑥中保证体系恢复到室温的原因是气体密度受温度影响较大，温度过高或过低都会造成气体密度的改变。(8)Zn粉质量为a g，若测得H2体积为b mL，已知实验条件下ρ(H2)＝d g·L－1，则c(CuSO4)＝_______________mol·L－1(列出计算表达式)。解析(9)若步骤⑥E管液面高于D管，未调液面即读数，则测得c(CuSO4)__________(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。偏高解析(10)是否能用同样的装置和方法测定MgSO4溶液的浓度：_______(填“是”或“否”)。否解析因为Zn和MgSO4溶液不反应，所以不能用同样的装置和方法测定MgSO4溶液的浓度。