高三化学定量实验
一、硫酸铜晶体中结晶水含量的测定
1、实验原理
硫酸铜晶体是一种比较稳定的结晶水合物,当加热到258℃左右结晶水全部失去,据加热前后的质量差,可推算出其晶体的结晶水含量。
设硫酸铜晶体为CuSO 4·x H2O
ω(结晶水)=
m (结晶水)18x m CuSO m H 2O 4
=或:=1:x
m (晶体)160+18x 16018
2、实验步骤——“四称”、“两热”
(1)称坩埚(W 1 g)
(2)称坩埚及晶体的质量(W 2 g) (3)加热至晶体完全变白 (4)冷却称重(W 3 g) (5)再加热
(6)冷却称重(两次称量误差不得超过0.1g ) (7 ) 计算(设分子式为CuSO 4·x H2O )
x =
3、注意事项
(1)称前研细(2)小火加热(3)在干燥器中冷却
(4)不能用试管代替坩埚(5)加热要充分但不“过头”(否则CuSO 4 也会分解)
160(W2-W 3)
18(W3-W 1)
二、中和滴定
1、实验原理:用已知物质的量浓度的酸(或碱)来测定未知物质的量浓度的碱(或酸)
的方法叫做酸碱中和滴定。
x 元酸和y 元碱恰好中和时
xc 酸V 酸=yc碱V 碱
2、中和滴定的关键
a 准确测定参加反应的酸、碱的体积。即V 标与V 未——使用比较精确的测量体积的仪器:滴定管
b 准确判断中和反应是否恰好完全进行——借助指示剂完成。 c 确保实验过程中维持酸或碱的浓度不变。 3、实验步聚
(1)滴定前的准备工作
①用蒸馏水洗涤滴定管;②检查滴定管是否漏水;③用标准液润洗酸式滴定管;④取标准
盐酸溶液,使液面在“0”刻度以下⑤用待测液润洗碱式滴定管;⑥取待测定NaOH 溶液,使液面在“0”刻度以下。 以上操作均要注意逐出气泡。 (2)滴定步骤
①取标准盐酸溶液:用标准液润洗酸式滴定管1~2次;注入标准液至“0”刻度线以上;将滴定管固定在滴定管夹上;迅速转动活塞将尖嘴气泡排净并调整液面在“0”刻度以下。记下准确读数。
②取待测NaOH 溶液:用待测液润洗碱式滴定管1~2次;注入待测液至“0”刻度以上;将滴定管固定在滴定管夹上;迅速挤压玻璃球将尖嘴气泡排出并调整液面在“0”刻度以下。记下准确读数。往洁净的锥形瓶内注入25.00mL 碱液。 ③向装有NaOH 溶液的锥形瓶中滴入2滴甲基橙试液。
④用标准盐酸滴定:左手控制酸式滴管旋塞右手拿住锥形瓶瓶颈,边滴边不断摇动;眼睛注视锥形瓶内溶液颜色的变化。
⑤当看到锥形瓶中溶液颜色由黄色突变为无色且半分钟不恢复时,停止滴定。准确记下读数,求得滴定用去的盐酸体积。
⑥把锥形瓶里的溶液倒掉,用蒸馏水把锥 形瓶洗干净,按上述操作重复一次。
4、终点判断
三、硝酸溶解度的测定
(一)溶质质量法 1、原理
硝酸钾的溶解度(S )=
溶质质量g
100g
溶剂质量g
2、实验步骤
(1)准确称量(天平)干燥的蒸发皿的质量并记录; (2)在恒温水浴加热下,配制硝酸钾饱和溶液;
(3)取一定量的硝酸钾饱和溶液倾入蒸发皿内,称量并记录; (4)加热蒸发皿内溶液至干,放入干燥器内冷却后称量并记录; (5)根据上述公式计算S ;
(6)重复上述操作,取两次测定结果的平均值。 3、注意事项
(1)配制硝酸钾的饱和溶液时,必须水浴加热,便于控制温度。水浴中试管内的液面要低于水浴热水的液面。
(2)配制饱和溶液时,温度计要放入试管内,不得放入水浴中。
(3)为了保证溶液达到饱和,配制时硝酸钾晶体要稍加过量,并不断搅拌,在5min 内不再溶解即可。
(4)在蒸发过程中,注意不要溅失,要彻底蒸干。
(5)蒸干后的晶体连同蒸发皿,一定要放在干燥器中冷却,再称量。 (二)温度法 1、实验步骤
(1)在托盘天平上称量硝酸钾3.5g 、1.5g 、1.5g 、2.0g 、2.5g 。
(2)在大试管中加10mL 蒸馏水,加入3.5g 硝酸钾,在水浴中加热,边加热边搅拌至完全溶解。
(3)自水浴中拿出试管,插入一支干净的温度计,用玻璃棒轻轻地搅拌,并摩擦管壁,同时观察温度计的读数,当开始有晶体析出时立即读数并记录。
(4)把试管再放入水浴中加热使晶体全部溶解,重复(3)的操作,测出开始析出晶体的温度。对比两次读数,再重测一次。
(5)向试管中再加1.5g 硝酸钾[溶质为(3.5+1.5)g=5.0g],然后重复上述(3)、(4)的操作。
(6)依(5)的操作,依次再加入1.5g 、2.0g 、2.5g (即溶质质量依次为6.5g 、8.5g 、11.0g )。记录开始析出晶体的温度(温度计不必洗涤)。
(7)根据所得数据,以温度为横坐标,溶解擀为纵坐标,绘制了同溶解度曲线图。 2、注意事项
(1)当室温不够低时,可把试管浸入冷水中冷却降温。
(2)溶液在在降温过程中,用玻璃棒轻轻搅拌溶液并摩擦管壁,以防止溶液出现过饱和状态。
一、硫酸铜晶体中结晶水含量的测定误差分析
1、客观原因:晶体本身不纯
(1)如果晶体中含有难挥发性性杂质,m (H 2O )/m(CuSO 4)变小,结果偏低; (2)实验前晶体表面有水,m (H 2O )/m(CuSO 4)变大,结果偏高。
二、中和滴定误差分析
用标准液(盐酸)滴定待测液(NaOH )时,据:C (酸)V (酸)=C(碱)V (碱),盐酸的浓度C (酸)是已知的,取放在锥形瓶中的碱液的体积V (碱)为准确量取的,待测液浓度是否准确,取决于滴定管中读取的体积。
引起这个体积误差的原因常有:①读数②仪器洗涤③滴定管漏液④标准液不标准⑤指示剂选择不当⑥待测液的量取等。
三、硝酸钾溶解度测定误差分析
原理:S =
m (溶质)
⨯100g
m (溶剂)
【例1】 研究某一化学反应的实验装置如下图所示:
A ~F 属于下列物质中的六种物质:浓硫酸、浓盐酸、浓氨水、稀硫酸、稀盐酸、稀氟水、水、锌粒、铜片、食盐、高锰酸钾、氯化钙、氧化钙、四氧化三铁、氧化铁、氧化铜、氢气、二氧化碳、二氧化氮、一氧化碳、氯气、氯化氢、氨气、氮气、氧气。
实验现象;(1)D 物质由黑色变为红色(2)无水硫酸铜粉末放入无色透明的E 中得到蓝色溶液(3)点燃的镁条伸入无色无味的F 中.镁条表面生成一种灰黄色固体物质。将该发黄色物质放入水中,有气体放出,该气体具有刺激性气味。并能使润湿的红色石蕊试纸变蓝。通过分析回答:
l 、写出A ~F 的物质名称: A ,B ,C ,D ,E ,F 。 2、写出有关的化学方程式:
A 与B ;C 与D ; E 与无水硫酸铜 ; F 与Mg ;
F 与Mg 的反应产物与水 。 【例2】实验室用NH 3还原CuO 的方法测定铜的近似相对原子质量,反应的化学方程式为:2NH 3+3CuO=N2+3Cu+3H2O ,试回答:
(1)如果选用测定反应物CuO 和生成物H 2O 的质量时,请用下列仪器设计一个简单的实验方案。
①仪器的连接顺序(用字母编号表示,仪器可重复使用)___________________________________________, d 中浓硫酸的作用是_______________________________________ 、_________________________
。实
验完毕时观察到a 中的现象是_________________________________. ②列出计算铜的相对原子质量的表达式____________________________ ③下列情况可使测定结果偏大的是: ( )
a CuO 未全部被还原为铜 b CuO 受潮 c CuO 中混有Cu
(2)如果仍采用上述仪器装置, 其它方案可选用测定的物理量有______________. A m(Cu ) 和m (CuO ) B m(N2) 和m(H2O ) C m(Cu)和m (H2O ) D m(NH3) 和m(CuO)
【例3】为测定工业纯碱中的Na 2CO 3 的质量分数(含少量NaCl ),某学生设计的实验装置如图所示:
(1)准确称取盛有碱石灰的干燥管的质量(设为W 1)
(2)准确称取一定质量的纯碱(设为W 0),并放入烧瓶中。从分液漏斗中缓缓滴入稀硫酸,待不再生成气体后,称干燥管的总质量(设为W 2)。该学生导出的计算公式为:
(W
ωNa CO =
2
3
2
-W 1)⨯53
⨯100%
W 0⨯22
试回答:(1)W 2 - W1表示什么?
(2)如果不计称量误差,该生的实验结果有无明显误差?如有,是偏大还是偏小?请简要说明理由并提出补救措施。
【参考答案】
【例1】1、A. 浓氨水;B. 氧化钙;C. 氨气;D. 氧化铜;E. 水;F. 氮气。2、CaO+NH3〃H 2O=NH3+Ca(OH)2 2NH 3+3CuO
3Cu+N2↑+3H2
O
CuSO 4+5H2O=CuSO4〃5H 2O 3Mg+N2
Mg 3N 2 Mg 3N 2+6H2O=3Mg(OH)2↓+2NH3
【例2】(1)①bcacd ;吸收未反应的NH 3 ;防止空气中水蒸气进入装置;固体由黑色变为亮红色 ②
18m CuO
(c ) (2) A C 16 ③(a )
m H 2O
【例3】(1)W2 – W1 是干燥管增加的质量,理应是CO 2 的质量,但实际是CO 2 和H 2O 的质量之和。
(2)H 2O 是不多的,所以导致误差偏大的因素不大。但反应后滞留在烧瓶里(严格说还有导管里)的CO 2 并未被碱石灰吸收,因而导致误差偏小的因素是相当大的。 补救措施: