定量实验和实验设计.doc

89中高三复习资料2016、1
定量实验和实验设计
一、硫酸铜晶体结晶水含量的测定
1、实验原理和学生活动：《指南1》P85
2、观看“实验视频”
A（210℃，85.47%）
B（380℃，77.78%）
剩余固体质量
原始固体质量
（%）
3、练习：
1．经过热重分析测得：NH4VO3在焙烧
过程中，固体质量的减少值（纵坐标）随
温度变化的曲线如右图所示。则NH4VO3在
分解过程中 。
A．先分解失去H2O，再分解失去NH3
B．先分解失去NH3，再分解失去H2O
C．同时分解失去H2O和NH3
D．同时分解失去H2、N2和H2O
2．（2011全国）0.80gCuSO4·5H2O样品受热脱水过程的热重曲线（样品质量随温度变化的曲线）如下图所示。

请回答下列问题：
（1）试确定 200℃时固体物质的化学式__ ___（要求写出推断过程）；
（2）取 270℃所得样品，于 570℃灼烧得到的主要产物是黑色粉末和一种氧化性气体，该反应的化学方程式为　　　　 。把该黑色粉末溶解于稀硫酸中，经浓缩、冷却，有晶体析出，该晶体的化学式为　　　　　　 ，其存在的最高温度是　　　　　　 ；
（3）上述氧化性气体与水反应生成一种化合物，该化合物的浓溶液与Cu在加热时发生反应的化学方程式为________________；
（4）在0.10mol·L-1硫酸铜溶液中加入氢氧化钠稀溶液充分搅拌，有浅蓝色氢氧化铜沉淀生成，当溶液的pH=8时，c（Cu2+）=________________mol·L-1（Kap[Cu(OH)2]=2.2×10-20）。
若在0.1mol·L-1硫酸铜溶液中通入过量H2S气体，使Cu2+完全沉淀为CuS，此时溶液中的H+浓度是_______________mol·L-1。
3.（2012年广州二模33．改）某研究小组在实验室中以铜粉（含铁粉5％以上）为原料制取胆矾（CuSO4·5H2O）并检测其纯度。
若胆矾中若含有少量Cu(NO3)2·3H2O，测定其中CuSO4·5H2O的含量，实验步骤如下：称量胆矾样品的质量为m1，加水溶解，滴加足量BaCl2溶液，充分反应后过滤，将滤渣烘干、冷却，称得其质量为m2。样品中CuSO4·5H2O的质量分数为　　　　　　 （列出算式。化学式量：CuSO4 160 CuSO4·5H2O 250 Cu(NO3)2·3H2O 242 BaSO4 233）
4．（2013年海南17．改）
BaCl2·xH2O中结晶水数目可通过重量法来确定：
①称取1.222g样品，置于小烧杯中，加入适量稀盐酸，加热溶解，边搅拌边滴加稀硫酸到沉淀完全，静置；
②过滤并洗涤沉淀；
③将盛有沉淀的滤纸包烘干并中温灼烧；转入高温炉中，反复灼烧到恒重，称得沉淀质量为1.165g。
回答下列问题：
（1）计算BaCl2·xH2O中的x= （要求写出计算过程）。
（2）操作③中，如果空气不充足和温度过高，可能会有部分沉淀被滤纸中的碳还原为BaS，这使x的测定结果 （填“偏低”、“偏高”或“不变”）。
样品a g
100.00
mL
溶液
20.00
mL
溶液
沉淀
红棕色
固体
盐酸
水
操作Ⅰ
操作Ⅱ
①溴水
②过量氨水
过滤
洗涤
灼烧
5.（2012中山模拟，改）．某氯化铁样品含有少量FeCl2杂质。现要测定其中铁元素的质量分数，实验按以下步骤进行：

若蒸发皿质量是W1 g，蒸发皿与加热后固体总质量是W2 g，则样品中铁元素的质量分数是 （列出原始算式，不需化简）；若称量准确，最终测量的结果偏大，则造成误差的原因可能是 （写出一种原因即可）

2题答案：（1）CuSO4·H2O
CuSO4·5H2OCuSO4·(5-n)H2O+n H2O
250　　　　　　　　　　　　　　 18n
0.80g　　　　　　　　　　 0.80g -0.57g=0.23g
可得：n=4
200℃时该固体物质的化学式为CuSO4·H2O
（2） CuSO4 　CuO+SO3↑，CuSO4·5H2O， 102℃
（3）2H2SO4(浓)+ CuCuSO4 +SO2↑+2H2O
（4）2.2×10-8　 ，0.2
3题答案：250 m2
233 m1
×100％

4题答案：（1）样品中BaCl2的物质的量为
质量

（2）偏高
5题答案：

固体加热时未充分反应变为 Fe2O3

二、滴定：中和滴定、氧化还原滴定、沉淀滴定
1、滴定原理：
（1）利用物质间的相互反应列关系式，计算所求物质的物质的量浓度。
关系式： aA + b B = ……
a b
c1×V1 c2×V2
可得：a ×c2×V2 = b×c1×V1
（2）指示剂的选择
A、酸碱中和滴定选 和 做指示剂。
① 氢氧化钠滴定盐酸用 做指示剂。溶液由 色变为 色。
② 盐酸滴定氢氧化钠用 做指示剂。溶液由 色变为 色。
③ 氢氧化钠滴定醋酸用 做指示剂。溶液由 色变为 色。
B、高锰酸钾溶液滴定草酸或Fe2+等还原性物质，用 做指示剂。溶液由 色变为 色。
C、重铬酸钾溶液滴定草酸或Fe2+等还原性物质，用 做指示剂。溶液由 色变为 色。
D、硫代硫酸钠溶液滴定碘水，用 做指示剂。溶液由 色变为 色。
E、碘水溶液滴定硫代硫酸钠，用 做指示剂。溶液由 色变为 色。
2、终点判定：注意—锥形瓶内溶液的颜色变化。叙述：当滴加到最后一滴时，溶液由
色变为 色。且在 内不变色，即为滴定终点。
3、关注：下列习题在滴定实验中，所用的溶液浓度都 。
4、中和滴定
（1）实验视频—食醋总酸量的测定
（2）复习《指南1》P83—4实践活动
（3）【练习】
1．（11广东）准确测定其中Ba(OH)2·8H2O的含量。实验如下：　　
①配制250ml 约0.1mol•L-1Ba(OH)2·8H2O溶液；　
②滴定：准确量取25.00ml所配制Ba(OH)2溶液于锥形瓶中，滴加指示剂，将 　　
（填“0.020”、“0.05”、“0.1980”或“1.5”）mol•L-1盐酸装入50ml酸式滴定管，滴定至终点，记录数据。重复滴定2次。平均消耗盐酸Vml。　　
2．下列有关试验操作的叙述正确的是
A．用50 mL酸式滴定管可准确量取25.00 mL KMnO4溶液（09江苏）
B．“中和滴定”实验中，容量瓶和锥形瓶用蒸馏水洗净后即可使用，滴定管和移液管用蒸馏水洗净后，必须干燥或润洗后方可使用（11浙江）
C．排除碱式滴定管尖嘴部分的气泡：将胶管弯曲使玻璃尖嘴斜向上，用两指捏住胶管，轻轻挤压玻璃珠，使溶液从尖嘴流出（07广东）
D．用标准盐酸滴定待测NaOH溶液时，水洗后的酸式滴定管未经标准液润洗，则测定结果偏低（09浙江）
E．读取滴定管内液体的体积，俯视读数导致读数偏小（09重庆）
F．右图表示0.1000 mol·L－1 NaOH溶液滴定20.00 mL
0.1000 mol·L－1 CH3COOH溶液所得到的滴定曲线（11江苏）
3．（08全国Ⅱ）实验室现有3种酸碱指示剂，其pH变色范围如下：甲基橙：3.1～4.4 　　　石蕊：5.0～8.0 　　酚酞：8.2～10.0
用0.1000 mol/L NaOH溶液滴定未知浓度的CH3COOH溶液，反应恰好完全时，下列叙述中正确的是
A．溶液呈中性，可选用甲基橙或酚酞作指示剂
B．溶液呈中性，只能选用石蕊作指示剂
C．溶液呈碱性，可选用甲基橙或酚酞作指示剂
D．溶液呈碱性，只能选用酚酞作指示剂
4．（09上海）（1）CaO2中一般含CaO。试按下列提示完成CaO2含量分析的实验设计。
试剂：氢氧化钠标准溶液、盐酸标准溶液、酚酞 仪器：电子天平、锥形瓶、滴定管
实验步骤：
① ； ② 加入 ； ③ 加入酚酞，用氢氧化钠标准溶液滴定。
（2）若理论上滴定时耗用标准溶液20.00 mL恰好完全反应，实际操作中过量半滴（1 mL溶液为25滴），则相对误差为 。
5、《指南1》P86—例2
6、《指南2》P94、95—12、14、P101—13
5、氧化还原滴定
【练习】1、某草酸亚铁样品（FeC2O4·xH2O）中含有少量硫酸亚铁。现用滴定法测定该样品中FeC2O4的含量。滴定反应是：
5Fe2+ + 5C2O42－ + 3MnO4－ + 24H+ == 5Fe3+ + 10CO2↑+ 3Mn2+ + 12H2O
实验方案设计为：① 将准确称量的a g草酸亚铁样品置于250 mL锥形瓶内，加入适量2 mol/L的H2SO4溶液，使样品溶解，加热至70℃左右，立即用浓度为0.02000 mol/L的高锰酸钾标准溶液滴定至终点，记下滴定管内液面读数为b mL。
② 向上述滴定混合液中加入适量的Zn粉和过量的2 mol/L的H2SO4溶液，煮沸5～8 min，经检验溶液合格后，继续用0.02000 mol/L的高锰酸钾标准溶液滴定至终点，记下滴定管内液面读数为c mL。
③ 。
④ 数据处理。
请回答下列问题：
（1）上述实验方案中的步骤③是 。
（2）洁净的滴定管在滴定前必须进行的操作是：
Ⅰ 检验活塞是否漏水。
Ⅱ 。
Ⅲ 加入高锰酸钾标准溶液，赶走尖嘴部位的气泡，调节起始读数。
（3）步骤②中检验溶液是否合格的操作是：取1滴煮沸后的溶液滴入装有 溶液的试管中，若 ，则说明溶液合格。2、实验室常利用甲醛法测定(NH4)2SO4样品中氮的质量分数，其反应原理为：4NH4＋ + 6HCHO == 3H＋ + 6H2O + (CH2)6N4H＋［滴定时，1 mol(CH2)6N4H＋与1 mol H＋相当］，然后用NaOH标准溶液滴定反应生成的酸。某兴趣小组用甲醛法进行了如下实验：
步骤Ⅰ　称取样品1.500 g。
步骤Ⅱ　将样品溶解后，完全转移到250 mL容量瓶中，定容，充分摇匀。
步骤Ⅲ　移取25.00 mL样品溶液于250 mL锥形瓶中，加入10 mL 20%的中性甲醛溶液，摇匀、静置5 min后，加入1～2滴酚酞试液，用NaOH标准溶液滴定至终点。按上述操作方法再重复2次。
（1）根据步骤Ⅲ填空：
① 碱式滴定管用蒸馏水洗涤后，直接加入NaOH标准溶液进行滴定，则测得样品中氮的质量分数__________（填“偏高”、“偏低”或“无影响”）。
② 锥形瓶用蒸馏水洗涤后，水未倒尽，则滴定时用去NaOH标准溶液的体积__________（填“偏大”、“偏小”或“无影响”）。
③ 滴定时边滴边摇动锥形瓶，眼睛应观察__________。
A．滴定管内液面的变化 B．锥形瓶内溶液颜色的变化
④ 滴定达到终点时，酚酞指示剂由__________色变成__________色。
（2）滴定结果如下表所示：若NaOH标准溶液的浓度为0.1010 mol·L－1则该样品中氮的质量分数为_______________。
滴定次数
待测溶液的体积
/ mL
标准溶液的体积
滴定前刻度 / mL
滴定后刻度 / mL
1
25.00
1.02
21.03
2
25.00
2.00
21.99
3
25.00
0.20
20.20
3、某工厂废水中含有苯酚等污染性物质，某同学对该厂废水中的苯酚进行定量分析。取20.00mL废水于锥形瓶中，水浴加热，用0.1000mol·L-1酸性KMnO4溶液滴定（假定只有苯酚与KMnO4反应）。达到滴定终点时，消耗KMnO4溶液的体积为10.00mL。有关反应方程式为：
5 -OH + 28KMnO4 + 42H2SO4 === 28MnSO4 + 14K2SO4 + 30CO2↑+ 57H2O
①滴定终点的现象为
。
②该废水中苯酚的含量为 mg·mL-1。（保留二位有效数字）
4、硫代硫酸钠（Na2S2O3）可由亚硫酸钠和硫粉通过化合反应制得。已知：Na2S2O3在酸性溶液中不能稳定存在；硫代硫酸钠与碘反应的离子方程式为：2S2O32-+I2→S4O62-+2I- 。
某同学用I2的标准溶液测定Na2S2O3产品的纯度，实验过程如下：
取5.5g产品，配制成100mL溶液。取10.00mL溶液，以淀粉溶液为指示剂，用浓度为0.050mol/L I2的标准溶液进行滴定，相关数据记录如下表所示。
编号
1
2
3
溶液的体积/mL
10.00
10.00
10.00
消耗I2标准溶液的体积/mL
19.95
17.10
20.05
滴定时，达到滴定终点的现象是 。
Na2S2O3·5H2O在产品中的质量分数是 （用百分数表示，且保留1位小数）
5、为了分析某残留物中铁元素的含量，先将残留物预处理，使铁元素还原成Fe2＋,再用KMnO4
标准溶液在酸性条件下进行氧化还原滴定，反应的离子方程式是：
5Fe2＋＋MnO4－＋8H＋5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O
某同学称取5.000g残留物，经预处理后在容量瓶中配制成100 mL溶液，移取25.00 mL
试样溶液，用1.000×10－2 mol/L KMnO4标准溶液滴定。达到滴定终点时，消耗标准溶液20.00 mL，则残留物中铁元素的质量分数是
6、(2012全国高考)(15分 )某同学为了测定某氯化钾样品的纯度，采取如下方法（杂质和硝酸银不反应）：称取提纯的产品0.7759g，溶解后定定容在100mL容量瓶中，每次取25.00mL溶液，用0.1000mol·L-1的硝酸银标准溶液滴定，三次滴定消耗标准溶液的平均体积为25.62mL，该产品的纯度为__________________________________。（列式并计算结果）
7、（2012天津）探究小组用滴定法测定硫酸铜晶体中CuSO4·5H2O（Mr＝250）含量。取a g试样配成100 mL溶液，每次取20.00 mL，消除干扰离子后，用c mol /L－1 EDTA（H2Y2－）标准溶液滴定至终点，平均消耗EDTA溶液6 mL。滴定反应如下：
Cu2+ + H2Y2－ ＝ CuY2－ + 2H+
写出计算CuSO4·5H2O质量分数的表达式ω＝ _____________________________ ；
下列操作会导致CuSO4·5H2O含量的测定结果偏高的是_____________。
a．未干燥锥形瓶 b．滴定终点时滴定管尖嘴中产生气泡
c．未除净可与EDTA反应的干扰离子
8、某学习小组为了测定某重铬酸钾产品中重铬酸钾的纯度，采取如下实验：
称取重铬酸钾试样2.500 g配成250 mL溶液，取出25.00 mL于碘量瓶中，加入10.00 mL 2 mol/L H2SO4和足量碘化钾(铬的还原产物为Cr3+)，放于暗处5 min，然后加入100.0 mL水，加入3 mL淀粉指示剂，用0.120 0 mol/L Na2S2O3标准溶液滴定(I2＋2S2O===2I－＋S4O)。
①判断达到滴定终点的依据是：__________________________________________；
②若实验中共用去Na2S2O3标准溶液40.00 mL，则所得产品的中重铬酸钾的纯度(设整个过程中其他杂质不参与反应)____________。
9、(2012深圳二模)用滴定法测定消毒液中NaClO的浓度。实验步骤如下：
①量取 25.00mL消毒液放入锥形瓶中，加入过量的a mol·L-1 Na2SO3溶液b mL；
②滴定分析。将c mol·L-1的酸性KMnO4溶液装入 （填酸式或碱式）滴定管中；KMnO4和剩余的Na2SO3发生反应。当溶液由无色变成浅红色，且保持半分钟内红色不退时，停止滴定，记录数据。重复滴定实验2次，平均消耗酸性KMnO4溶液v mL；
滴定过程中涉及的反应有：NaClO + Na2SO3 = NaCl + Na2SO4 ；
2KMnO4 + 5Na2SO3+ 3H2SO4 = K2SO4 + 2MnSO4 + 5Na2SO4 + 3H2O
③计算。消毒液中NaClO的浓度为 mol·L-1（写出计算过程, 用含a、b、c、v的代数式表示）。
10、(2012江门一模)探究小组为测定漂白粉中Ca(ClO)2的含量：称取漂白粉bg加水溶解后配制成100mL溶液，准确量取25.00mL于锥形瓶并加入足量盐酸和KI溶液，充分反应后，溶液中的游离碘用0.1000mol/L的Na2S2O3溶液滴定，滴定2次，平均消耗Na2S2O3溶液20.00ml。则该漂白粉中Ca(ClO)2的质量分数为______________。（只列算式，不做运算。已知：Ca(ClO)2+4HCl=2Cl2↑+CaCl2+2H2O，Cl2+2KI=2KCl+I2 2Na2S2O3+I2=Na2S4O6+2NaI）

11．下表是某加碘盐包装袋上的部分文字说明

（1）根据这一说明某学生作出如下判断，其中正确的是
A．此食盐是纯净物
B．“加碘食盐”中的“碘”是指碘单质
C．1kg此食盐中含碘酸钾（35±15）mg
D．“菜未烧熟不宜加入加碘盐”的原因可能是碘酸钾受热不稳定
（2）碘酸钾在工业上可用电解法制取。以石墨和不锈钢为电极，以KI溶液为电解液，
在一定条件下电解，反应的方程式为KI + 3H2OKIO3 + 3H2↑。则阳极电极反应式为                   
（3）碘酸钾与碘化钾在酸性条件下发生如下反应，配平化学方程式，并标出电子转移的方向和数目。    KIO3＋    KI＋    H2SO4＝    K2SO4＋    I2＋    H2O
该反应的氧化剂为         
（4）已知：I2＋2S2O32－＝2I－＋S4O62－。某学生测定食用碘盐中碘的含量，其步骤为：
a．准确称取w g食盐，加适量蒸馏水使其完全溶解 
b．用稀硫酸酸化所得溶液，加入足量KI溶液，使KIO3与KI反应完全 
c．以淀粉为指示剂，逐滴加入物质的量浓度为2．0×10-3mol·L-1的Na2S2O3溶液10．0mL，恰好反应完全。则所测盐中碘的含量是（以含w的代数式表示）                 mg/kg。
12．氯化亚铜（CuCl）广泛应用于化工、印染、电镀等行业。CuCl难溶于醇和水，可溶于氯离子浓度较大的体系。在潮湿空气中易水解氧化。
准确称取所制备的氯化亚铜样品m g，将其置于过量的FeCl3溶液中，待样品完全溶解后，加入适量稀硫酸，用a mol·L-1的K2Cr2O7溶液滴定到终点，消耗K2Cr2O7溶液b mL，反应中Cr2O72-被还原为Cr3+。写出CuCl与K2Cr2O7的关系式： ； 计算样品中CuCl的质量分数为　　　　　　。（列式即可）
13、二氧化氯（ClO2，黄绿色易溶于水的气体）是高效、低毒的消毒剂。回答下列问题：
（3）用下图装置可以测定混合气中ClO2的含量：

Ⅰ．在锥形瓶中加入足量的碘化钾，用50 mL水溶解后，再加入3 mL稀硫酸；
Ⅱ．在玻璃液封装置中加入水，使液面没过玻璃液封管的管口；
Ⅲ．将一定量的混合气体通入锥形瓶中吸收；
Ⅳ．将玻璃液封装置中的水倒入锥形瓶中；
Ⅴ．用0.1000 mol·L-1硫代硫酸钠标准溶液滴定锥形瓶中的溶液（I2+2S2O32-＝2I－+S4O62-)，指示剂显示终点时共用去20.00 mL硫代硫酸钠溶液。在此过程中：
①锥形瓶内ClO2与碘化钾反应的离子方程式为 。
②玻璃液封装置的作用是 。
③V中加入的指示剂通常为 ，滴定至终点的现象是 。
④测得混合气中ClO2的质量为 g。
（4）用ClO2处理过的饮用水会含有一定量的亚氯酸盐。若要除去超标的亚氯酸盐，下列物质最适宜的是_______（填标号）。
a．明矾 b．碘化钾 c．盐酸 d．硫酸亚铁
6、沉淀滴定【练习】
1. 某小组以CoCl2·6H2O、NH4Cl、H2O2、浓氨水为原料，在活性炭催化下，合成了橙黄色晶体X。为确定其组成，进行如下实验：
①氨的测定：精确称取w g X，加适量水溶解，注入如图所示的三颈瓶中，然后逐滴加入足量10% NaOH溶液，通入水蒸气，将样品溶液中的氨全部蒸出，用V1 ml c1 mol·L－1的盐酸标准溶液吸收。蒸氨结束后取下接收瓶，用c2 mol·L－1 NaOH标准溶液滴定过剩的HCl，到终点时消耗V2 ml NaOH溶液。

②氯的测定：准确称取样品X，配成溶液后用AgNO3标准溶液滴定，K2CrO4溶液为指示剂，至出现淡红色沉淀不再消失为终点（Ag2CrO4为砖红色）。
回答下列问题：
（1）装置中安全管的作用原理是 　　　　　　　　　　　 。
（2）用NaOH标准溶液滴定过剩的HCl时，应使用 　　　 式滴定管，可使用的指示剂为 　　　　　　 。
（3）样品中氨的质量分数表达式为 　　　　　　　　　　　 。
（4）测定氨前应该对装置进行气密性检验，若气密性不好测定结果将 　　　　　　 (填“偏高”或“偏低”)。
（5）测定氯的过程中，使用棕色滴定管的原因是 　　　　　　　 滴定终点时，若溶液中c(Ag+)=2.0×10-5mol·L-1，c(CrO42－)为　　　 mol·L-1 。（已知：Ksp(Ag2CrO4)= 1.12×10－12）
（6）经测定，样品X中钴、氨和氯的物质的量之比为1:6:3，钴的化合价为 　　　　 。制备X的化学方程式为 　　　　　　　　　　　 。
X的制备过程中温度不能过高的原因是 　　　　　　　　　　　 。
2. “废铁屑为原料生产莫尔盐的主要流程如下：

(1)“反应I”中通入N2的作用是 。
(2)称取23.52 g新制莫尔盐，溶于水配制成100 mL溶液，将所得溶分成两等份。一份加入足量Ba(OH)2溶液，并微热，逸出能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体，同时生成白色沉淀，随即沉淀变为灰绿色，最后带有红褐色；用足量稀盐酸处理沉淀物，充分反应后过滤、洗涤和干燥，得白色固体13.98 g。另一份用0.2000 mol·L－1 K2Cr2O7酸性溶液滴定，当Cr2O72－恰好完全被还原为Cr3+时，消耗K2Cr2O7溶液的体积为25.00 mL。通过计算确定莫尔盐的化学式(已知: 6Fe2＋＋Cr2O72－＋14H＋=6Fe3＋＋2Cr3＋＋7H2O)
(3)若将“水洗”这一步去掉，则所得产品中SO42－的质量分数会 （填“偏大”、“偏小”或“不变”）。

例3、(2011届南京二模) (10分) ，
(1)防止Fe2＋被氧化为Fe3＋，且起搅拌作用，以加快反应速率（2分）
(2)（1分）
6Fe2＋＋Cr2O72－＋14H＋=6Fe3＋＋2Cr3＋＋7H2O
6 1
n(Fe2＋) 0.2000mol·L－1×0. 025L
n(Fe2＋) =0. 005 mol×6=0.03mol(l分)
n(NH4+)+2n(Fe2+)=2n(SO42-)， n(NH4+) =0.06mol(l分)
n(H2O)=
=0.18 mol(l分)
n(SO42－)：n(Fe2＋)：n(NH4＋)：n(H2O)＝0 06 mol：0 03 mol：0 06mol：0 18 mol=2:1:2:6(1分)
莫尔盐的化学式为(NH4)2Fe(SO4)2·H2O[或(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O]
(3)偏小（2分）

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