大数据建模与高考化学

【高考化学·考试大纲】(1)了解定量研究方法是化学发展为一门科学的重要标志;(2)处理实验数据,得出合理结论。

【课程标准·学业要求】能观察并如实记录实验数据,进行分析和推理,得出合理的结论。

1.判断：[18 全国Ⅲ,10]用标准HCl溶液滴定NaHCO3溶液来测定其浓度,选择酚酞为指示剂(　)

●滴定计算的方法

2.[18 全国Ⅱ,28]测定K3[Fe(C2O4)3]·3H2O[三草酸合铁酸钾]样品中铁的含量的测定。

(1)称量mg样品于锥形瓶中,溶解后加稀H2SO4酸化,用cmol·L-1KMnO4溶液滴定至终点。滴定终点的现象是__________________________________。

(2)向上述溶液中加入过量锌粉至反应完全后,过滤、洗涤,将滤液及洗涤液全部收集到锥形瓶中。加稀H2SO4酸化,用cmol·L-1KMnO4溶液滴定至终点,消耗KMnO4溶液Vml。该晶体中铁的质量分数的表达式为_______________。

3.[18 全国I,27]Na2S2O5可用作食品的抗氧化剂。在测定某葡萄酒中Na2S2O5残留量时,取50.00mL葡萄酒样品,用0.01000mol·L-1的碘标准液滴定至终点,消耗10.00mL。滴定反应的离子方程式为____________________,该样品中Na2S2O5的残留量为g·L-1(以SO2计)。

4.[18 全国Ⅲ,26]硫代硫酸钠晶体(Na2S2O3·5H2O,M=248g·mol-1)。利用K2Cr2O7标准溶液定量测定硫代硫酸钠的纯度。测定步骤如下:

①溶液配制:称取1.2000g某硫代硫酸钠晶体样品,用新煮沸并冷却的蒸馏水在________中溶解,完全溶解后,全部转移至100mL的_________中,加蒸馏水至____________。

②滴定:取0.00950mol·L-1的K2Cr2O7标准溶液20.00mL,硫酸酸化后加入过量KI,发生反应:Cr2O72-+6I-+14H+==3I2+2Cr3++7H2O。然后用硫代硫酸钠样品溶液滴定至淡黄绿色,发生反应:I2+2S2O32-==S4O62-+2I-。加入淀粉溶液作为指示剂,继续滴定,当溶液_________________,即为终。点平行滴定3次,样品溶液的平均用量为24.80mL,则样品纯度为_____%(保留1位小数)。

5.[15 全国Ⅱ,28]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50mL水溶解后,再加入3mL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0.1000mol·L-1硫代硫酸钠标准溶液滴定锥形瓶中的溶液(I2+2S2O2-3==2I-+S4O2-6指示剂显示终点时共用去20.00mL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________。

(3)V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。

一、定量实验中几点注意

1.定量测定的几种方法

(1)沉淀法:先将某种成分转化为沉淀,然后称量纯净、干燥的沉淀的质量,再进行相关计算。

(2)测气体体积法:对于产生气体的反应,可以通过测定气体体积的方法测定样品纯度。

(3)测气体质量法:将生成的气体通入足量的吸收剂中,通过称量实验前后吸收剂的质量,求得所吸收气体的质量,然后进行相关计算。

(4)滴定法:即利用滴定操作原理,通过酸碱中和滴定、沉淀滴定或氧化还原反应滴定等获得相应数据后再进行相关计算。

2.气体体积的测定

测气体生成的速率或体积,常用排水测气法(对于易溶于水的气体,考试中也有用排有机溶剂的方法)。

下图是几种常见的测气装置：

(1)仪器选择:测气体反应速率时,体积测量器可用洗气瓶、量筒、水槽和导管等装配成的排液测气装置;或由滴定管装置的量气装置,计时器(秒表)。

(2)用量气装置测气体的体积时,过程条件的控制,要注意如下三点:

①温度为室温，操作时需待实验装置冷却至室温。②压强为常压，操作时需上下移动量气管,调节液面,使左右两管的液面水平,达到常压。③读数，操作时量气管要前后两次读数,视线与凹液面的最低点水平读取体积。

3.完全反应与重复实验是提高准确性的保证

对于操作中可能产生误差的操作要重复2～3次。

(1)完全分解:灼烧法进行定量实验(如硫酸铜晶体中结晶水的测定)时,要进行的称量操作有:(干燥)坩埚的质量→坩埚和药品的质量→(灼烧、冷却后)称量→(再灼烧、再冷却)再称量(前后两次恒重或误差<0.1g，目的是保证试样脱水完全);由上可知至少要称量四次。

(2)完全吸收:对于气体被吸收称量(如反应中CO2气体的吸收称量),可用惰性气体(如不反应的氮气)把被测气体全部排入到吸收装置中(如碱石灰的干燥管)后称量,为防止误差产生,通常是重复再排入,再称量,前后质量不变。同时还要防止空气中的水或CO2回吸入装置,这可在尾端接一个盛碱石灰的干燥管,以防止空气回吸到装置中。又如:测定混合气体中ClO2的含量时,要用玻璃液封管加水液封;目的是二次完全吸收残留的ClO2。

(3)滴定操作,滴定管在注入待盛液之前,先用蒸馏水洗净,再用待盛溶液润洗2～3次。要重复滴定操作2～3次,在题中给出的三组数据中,看是否有一个误差大的数据要舍去。每次滴定至少读数3次,即向锥形瓶中取液,滴定前和滴定后。

(4)中和热测定:实验至少要重复一次,实验中一种溶液的浓度(不是体积)要稍大,以保证另一种物质完全反应。一次操作至少测温度3次,即测混合前酸液的温度,碱液的温度,混合后继续读数至最大值。

(5)物质的量浓度的配制:洗涤烧杯内壁及其玻璃棒2～3次。

4.被测物质不增不减(www.xing528.com)

在定量实验中,要注意被测量物“不增不减”。如用沉淀法测定CO2-3离子的含量,加入过量的氯化钙溶液后,振荡,为了判断加入氯化钙溶液是否过量,应向静置的溶液继续加入少量氯化钙溶液(不能加入含CO2-3离子的溶液,否则实验结果偏高,也不能取上层清液检验,会使测定结果可能偏低)。

【考型1】测定数据的选择与计算

1.[上海高考]溴化钙可以通过如下步骤测定其纯度:①称取4.00g无水溴化钙样品;②溶解;③滴加足量Na2CO3溶液,充分反应后过滤;④___________;⑤称量。若得到1.88g碳酸钙,则溴化钙的质量分数为______(保留两位小数)。若实验操作规范而测定结果偏低,其原因是____________________________。

【考型2】数据测定的准确性与控制操作

2.[16 天津,9]水中溶氧量(DO)是衡量水体自净能力的一个指标,通常用每升水中溶解氧分子的质量表示,单位为mg/L。我国《地表水环境质量标准》规定,生活饮用水源的DO不能低于5mg/L。某化学小组同学设计了下列装置(夹持装置略),测定某河水的DO。

1.测定原理:

碱性条件下,O2将Mn2+氧化为MnO(OH)2:

①2Mn2++O2+4OH-==2MnO(OH)2↓酸性条件下,MnO(OH)2将I-氧化为I2:

②MnO(OH)2+I-+H+→Mn2++I2+H2O(未配平),用Na2S2O3标准溶液滴定生成的I2。

③2S2O2-3+I2==S4O2-6+2I-

2.测定步骤:

a.安装装置,检验气密性,充N2排尽空气后,停止充N2。b.向烧瓶中加入200mL水样。c.向烧瓶中依次迅速加入1mLMnSO4无氧溶液(过量)2mL碱性KI无氧溶液(过量),开启搅拌器,至反应①完全。d.搅拌并向烧瓶中加入2mL硫酸无氧溶液至反应②完全,溶液为中性或若酸性。e.从烧瓶中取出40.00mL溶液,以淀粉作指示剂,用0.0010mol/L Na2S2O3溶液进行滴定,记录数据。f…。g.处理数据(忽略氧气从水样中的溢出量和加入试剂后水样体积的变化)。

(1)配制以上无氧溶液时,除去所用溶剂水中氧的简单操作为__________。

(2)在橡胶塞处加入水样及有关试剂应选择的仪器为(　)

①滴定管　②注射器　③量筒

(3)搅拌的作用是________________________。

(4)配平反应②的方程式,其化学计量数依次为__________。

(5)步骤f为__________。

(6)步骤e中达到滴定终点的标志为__________。若某次滴定消耗Na2S2O3溶液4.50mL,水样的DO=_________mg/L(保留一位小数)。作为饮用水源,此次测得DO是否达标____(填是或否)。

(7)步骤d中加入硫酸溶液反应后,若溶液pH过低,滴定时会产生明显的误差,写出产生此误差的原因(用离子方程式表示,至少写出2个)______________________________________。

1.测定数据的选择

测定数据是为了求解物质的含量或计算组成等,由数学知识可知,对于二元混合物,通过可测定两个数据,建立二元一次方程组便可求解,如下表示例:

测量数据的选择:选择不同的测量数据,设计实验的方案不同,设计时,要注意题给的药品和仪器,这对设计实验方案有重要导的向性。

2.数据测定的准确性与操作

定量实验的关键是测定数值的准确性。

(1)确保准确测定的几个方面:①定量仪器的选用；②控制过程减少误差；③准确判断终点,测定准确数据；④重复实验2～3次,确保准确。

(2)物质的完全转化。被测定的物质要完全转化成测定的物质形式；排除其它干扰测定的物质；被测定的物质要完全进行测定。如沉淀法称重测定时,过滤、洗涤、干燥。

(3)气体装置中持续通入惰性气的可能原因:①实验前通入是排尽装置中的空气(CO2和水蒸气),防止影响实验或测定;②实验后要继续通入惰性气体以将反应生成的气体全部排入吸收装置,防止测定误差;③先撤热源,继续通气至装置冷却,以防止溶液倒吸或空气的倒吸;④实验中持续通入将生成的气体带入吸收装置;⑤向溶液中通入气体,以吹出溶液中易挥发的气体。

准确性要求还需要根据命题者的意图而定，不能硬套上述方法。

3.滴定计算的分类及方法

(1)酸碱中和滴定:运用酸碱中和反应方程式，确定物质间的定量关系计算

(2)沉淀滴定:利用生成沉淀的反应方程式确定物质见的定量关系进行计算。

(3)氧化还原滴定:利用发生反应的氧化剂与还原剂之间的反应方程式，确定定量关系进行计算。

注意:①过量加入测定法(计算时候要考虑少量过量或问题)；②消耗物质回滴法(注意需要间接找出物质之间的定量关系)。