1、高频题型二定量分析实验掌握定量分析实验中的三个方法1常考定量实验及考查方法(1)常考定量实验如下一定物质的量浓度溶液的配制与溶液稀释的操作方法和简单计算；酸碱中和滴定的操作方法与滴定曲线的绘制；中和热的测定原理、方法；硫酸铜晶体中结晶水含量的测定；物质的质量、液体或气体体积、溶液pH的测定方法，其他定量实验的数据处理等。(2)从高考命题来看，定量实验主要包含两种类型：一是含量测定，二是物质组成测定。这些测定都是以上五大定量实验知识的迁移和应用，主要包含定量实验原理、数据处理、误差分析等。实验设计中的误差分析，可从两方面来考虑，一是外界环境(H2O、CO2、O2等)对该实验的影响而产生误差；二是
2、实验操作中，由于操作不当引起的误差。如果是分析最终结果的误差，应通过最后得出的表达式来观察哪些物理量发生了变化，从而得出实际误差情况。2定量实验中数据的常见测定方法(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。常见测量气体体积的实验装置量气时应注意的问题a量气时应保持装置处于室温状态。b读数时要特别注意消除“压强差”，保持液面相平还要注意视线与液面最低处相平。如上图()()应使左侧和右侧的液面高度保持相平。(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
3、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、沉淀滴定和氧化还原反应滴定等获得相应数据后再进行相关计算。3测定实验中“数据”的采集和处理方法实验数据的采集是化学计算的基础，一般来讲，固体试剂称质量，而液体试剂和气体试剂则测量体积。(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，可精确到0.000 1 g。(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(酸式或碱式)，可估读到0.01 mL。容量瓶作为精密的定容仪器，
4、用于配制一定物质的量浓度的溶液，一般不用于量取液体的体积。(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。为了数据的准确性，实验中要采取必要的措施，确保离子完全沉淀、气体完全被吸收等，必要时可以进行平行实验，重复测定，然后取其平均值进行计算。如中和滴定实验中测量酸或碱的体积要平行做23次滴定，取体积的平均值求算未知溶液的浓度，但对于“离群”数据(指与其他数据有很大差异的数
5、据)要舍弃，因为数据“离群”的原因可能是操作中出现了较大的误差。1(2017全国卷)凯氏定氮法是测定蛋白质中氮含量的经典方法，其原理是用浓硫酸在催化剂存在下将样品中有机氮转化成铵盐，利用如图所示装置处理铵盐，然后通过滴定测量。已知：NH3H3BO3=NH3H3BO3；NH3H3BO3HCl=NH4ClH3BO3。回答下列问题：(1)a的作用是_。(2)b中放入少量碎瓷片的目的是_。f的名称是_。(3)清洗仪器：g中加蒸馏水；打开k1，关闭k2、k3，加热b，蒸气充满管路；停止加热，关闭k1，g中蒸馏水倒吸进入c，原因是_；打开k2放掉水。重复操作23次。(4)仪器清洗后，g中加入硼酸(H3BO
6、3)和指示剂。铵盐试样由d注入e，随后注入氢氧化钠溶液，用蒸馏水冲洗d，关闭k3，d中保留少量水。打开k1，加热b，使水蒸气进入e。d中保留少量水的目的是_。e中主要反应的离子方程式为_，e采用中空双层玻璃瓶的作用是_。(5)取某甘氨酸(C2H5NO2)样品m克进行测定，滴定g中吸收液时消耗浓度为c molL1的盐酸V mL，则样品中氮的质量分数为_%，样品的纯度_%。解析：(1)加热水蒸气时，若关闭k1，b中压强增大，a可起安全管的作用，防止烧瓶内压强过大，造成事故。(2)碎瓷片可防止蒸馏水在加热时暴沸；f是直形冷凝管。(3)关闭k1后形成密封体系，水蒸气冷凝，管路内形成负压，导致g中水倒吸
7、入c中。(4)d中保留少量水可以起到液封作用，防止生成的NH3逸出。铵盐与碱在加热条件下反应生成氨气，离子方程式为NHOHNH3H2O。e采用中空双层玻璃瓶可起到保温作用，使生成的氨气尽可能地逸出，以减小实验误差。(5)由题给化学方程式NH3H3BO3=NH3H3BO3、NH3H3BO3HCl=NH4ClH3BO3，根据氮原子守恒可得关系式：C2H5NO2NHCl。n(C2H5NO2)n(N)n(HCl)cV103 mol，则样品中氮的质量分数为100%；样品的纯度100%。答案：(1)避免b中压强过大(2)防止暴沸直形冷凝管(3)c中温度下降，管路中形成负压(4)液封，防止氨气逸出NHOHN
8、H3H2O保温使氨完全蒸出(5)2(2017全国卷)水泥是重要的建筑材料。水泥熟料的主要成分为CaO、SiO2，并含有一定量的铁、铝和镁等金属的氧化物。实验室测定水泥样品中钙含量的过程如图所示：回答下列问题：(1)在分解水泥样品过程中，以盐酸为溶剂，氯化铵为助溶剂，还需加入几滴硝酸。加入硝酸的目的是_，还可使用_代替硝酸。(2)沉淀A的主要成分是_，其不溶于强酸但可与一种弱酸反应，该反应的化学方程式为_。(3)加氨水过程中加热的目的是_。沉淀B的主要成分为_、_(写化学式)。(4)草酸钙沉淀经稀H2SO4处理后，用KMnO4标准溶液滴定，通过测定草酸的量可间接获知钙的含量，滴定反应为MnOHH
9、2C2O4Mn2CO2H2O。实验中称取0.400 g水泥样品，滴定时消耗了0.050 0 molL1的KMnO4溶液36.00 mL，则该水泥样品中钙的质量分数为_。解析：(1)由题意知，水泥样品中含有铁、铝和镁等金属的氧化物，后面操作有加入氨水调节pH45，目的是除去Al元素和Fe元素，而在此pH范围内，Fe元素只有转化为Fe3才能完全生成沉淀，因此加入硝酸的目的是将样品中可能存在的Fe2氧化为Fe3；还可以使用双氧水等其他氧化剂代替硝酸。(2)水泥样品中的SiO2、CaO及铁、铝、镁等金属的氧化物，只有SiO2(或反应生成的H2SiO3)不溶于盐酸，所以沉淀A的主要成分是SiO2(或H2
10、SiO3)。SiO2(或H2SiO3)不与强酸反应，但可溶于氢氟酸中，反应的化学方程式为SiO24HF=SiF42H2O(或H2SiO34HF=SiF43H2O)。(3)盐类水解是吸热反应，升高温度，可防止生成胶体，同时促进溶液中的Al3、Fe3水解程度增大而生成沉淀易于除去，加热的同时还可以加快反应速率；生成的沉淀主要为Al(OH)3、Fe(OH)3。(4)KMnO4与H2C2O4反应时，Mn由7价变为2价，每个Mn得到5个电子，即每个KMnO4得到5个电子，C由3价变为4价，每个C失去1个电子，即每个H2C2O4失去2个电子，由电子守恒可知，KMnO4与H2C2O4反应的物质的量关系式为2
11、KMnO45H2C2O4。由题意知，消耗KMnO4的物质的量为0.050 0 mol/L0.036 L0.001 8 mol，因此H2C2O4的物质的量为0.001 8 mol0.004 5 mol。H2C2O4CaC2O4，故CaC2O4的物质的量为0.004 5 mol，Ca的质量为0.004 5 mol40 g/mol0.18 g，即水泥样品中钙的质量分数100%45.0%。答案：(1)将样品中可能存在的Fe2氧化为Fe3H2O2(2)SiO2(或H2SiO3)SiO24HF=SiF42H2O(或H2SiO34HF=SiF43H2O)(3)防止胶体生成，易沉淀分离Al(OH)3Fe(OH
12、)3(4)45.0%定量分析类实验题是高考的常考类型，其命题角度通常为物质含量的测定，物质成分的定量分析或化学式的确定等。该类试题常涉及物质的称量、物质的分离与提纯、中和滴定、一定物质的量浓度溶液的配制等实验操作。其实定量分析大都可以归结到根据化学反应或对物质分离提纯后物质质量、气体体积、溶液浓度的测定上。解题的关键是理解测定原理、分析数据的关联，排除误差进行计算。命题角度多变，形式灵活，一般难度较大。1(2017江淮十校三联)氮化铝(AlN)是一种性能优异的新型材料，在许多领域有广泛应用，前景广阔。某化学小组模拟工业制氮化铝原理，欲在实验室制备氮化铝并检验其纯度。查阅资料：实验室用饱和NaN
13、O2与NH4Cl溶液共热制N2：NaNO2NH4ClNaClN22H2O。工业制氮化铝：Al2O33CN22AlN3CO，氮化铝在高温下能水解。AlN与NaOH饱和溶液反应：AlNNaOHH2O=NaAlO2NH3。.氮化铝的制备(1)实验中使用的装置如图所示，请按照氮气气流方向将各个仪器接口连接完整：ecd_(根据实验需要，上述装置可使用多次)。(2)B装置内的X液体可能是_；E装置内氯化钯溶液的作用可能是_。.氮化铝纯度的测定【方案】甲同学用如图装置测定AlN的纯度(部分夹持装置已略去)。(3)为准确测定生成气体的体积，量气装置(虚线框内)中的X液体可以是_(填序号，下同)aCCl4bH2
14、OcNH4Cl饱和溶液d植物油(4)若装置中分液漏斗与导气管之间没有导管A连通，对所测AlN纯度的影响是_(填“偏大”“偏小”或“不变”)。(5)用下列仪器也能组装一套量气装置，其中必选的仪器有_。a单孔塞b双孔塞c广口瓶d容量瓶e量筒f烧杯【方案】乙同学按以下步骤测定样品中AlN的纯度。(6)步骤的操作是_。(7)实验室里煅烧滤渣使其分解，除了必要的热源和三脚架以外，还需要的仪器有_等。(8)样品中AlN的纯度是_(用m1、m2、m3表示)。解析：(1)根据资料和C装置、D装置的结构特点可知，C装置是制取氮气的装置，D装置是制取氮化铝的装置，由于氯化铵溶液在加热过程中会逸出氨气和氯化氢，氧化
15、铝可与盐酸反应，再由资料可知，氮化铝在高温下能水解，所以B装置中的溶液为浓硫酸，可除去氮气中的氨气和水蒸气，A装置可除去氮气中的氯化氢，所以氮气在进入D装置之前要先依次通过B、A装置，为防止E装置中的水蒸气进入D装置，所以在D和E之间加装B(或A)装置，由于D装置中产生了一氧化碳气体，所以E装置是尾气吸收装置，故按照氮气的气流方向各装置的连接顺序为ecdabf(g)g(f)a(c)b(d)i。(2)由上述分析可知，A装置是为了除去氮气中的氯化氢气体，B装置是为了除去氮气中的氨气和水蒸气；D装置中反应产生了一氧化碳气体，一氧化碳会污染环境，所以E装置中氯化钯溶液的作用为吸收CO，防止污染。(3)
16、由资料可知，氮化铝与氢氧化钠饱和溶液反应生成氨气，要准确测定氨气的体积，则氨气不能溶于量气装置中的液体，氨气极易溶于水，氯化铵饱和溶液中也含有水，所以X溶液不能是水和氯化铵饱和溶液，氨气不溶于四氯化碳和植物油，所以X可以是四氯化碳或植物油，a、d符合题意。(4)若装置中分液漏斗与导气管之间没有导管A相通，则滴入的氢氧化钠溶液的体积会导致反应装置内的压强增大，从而使排出的气体体积增大，使所测氨气的体积增大，所测氮化铝的纯度偏大。(5)根据题中的量气装置，可用广口瓶、双孔塞和量筒组装一套量气装置，如图所示。(6)由流程图可知，步骤的目的是将偏铝酸钠转化为氢氧化铝，故步骤的操作为通入过量的二氧化碳气
17、体。(7)实验室里煅烧滤渣使其分解，所用的仪器从上到下的顺序依次为坩埚、泥三角、三脚架和取用坩埚所用的坩埚钳。(8)所得样品中可能含有氧化铝和活性炭，氮化铝、氧化铝均能与NaOH溶液反应，故滤渣为活性炭，即活性炭的质量为m2 g，反应前后杂质氧化铝的质量不变，根据铝元素守恒可得关系式：2AlNAl2O3增加的质量82 g 102 g20 gm(AlN)m3(m1m2) g解得m(AlN)g，故样品中AlN的纯度为100%。答案：(1)abf(g)g(f)a(c)b(d)i(2)浓硫酸吸收CO，防止污染(3)ad(4)偏大(5)bce(6)通入过量CO2气体(7)坩埚、泥三角、坩埚钳(写与不写玻
18、璃棒都对)(8)或%2(2017豫东重点高中考前模拟)实验室用下列方法测定某水样中O2的含量。(1)实验原理用如图所示装置，使溶解在水中的O2在碱性条件下将Mn2氧化成MnO(OH)2，再用I将生成的MnO(OH)2还原为Mn2，第二步反应的离子方程式为_。然后用Na2S2O3标准溶液滴定生成的I2。已知：2Mn2O24OH=2MnO(OH)2I22Na2S2O3=2NaINa2S4O6S2O2H=SO2SH2O(2)实验步骤打开止水夹a和b，从A处向装置内鼓入过量N2，此操作的目的是_；用注射器抽取某水样20.00 mL从A处注入锥形瓶；再分别从A处注入含m mol NaOH的溶液及过量的M
19、nSO4溶液；完成上述操作后，关闭a、b，将锥形瓶中溶液充分振荡；打开止水夹a、b，分别从A处注入足量NaI溶液及含n mol H2SO4的硫酸溶液使溶液接近中性；重复的操作；取下锥形瓶，向其中加入23滴_作指示剂；用0.005 molL1 Na2S2O3滴定至终点。(3)数据分析若在滴定过程中消耗的Na2S2O3标准溶液体积为3.60 mL，则此水样中氧气(O2)的含量为_(单位：mgL1)。若未用Na2S2O3标准溶液润洗滴定管，则测得水样中O2的含量将_(填“偏大”“偏小”或“不变”)。实验要求加入适量的H2SO4使溶液接近中性，其原因是_。解析：(1)溶解在水中的O2在碱性条件下将Mn
20、2氧化成MnO(OH)2，锰元素化合价升高2价为4价，再用I还原为2价，根据化合价升高降低相等配平反应的离子方程式为MnO(OH)22I4H=Mn2I23H2O。(2)由于测定的是水样中氧气含量，必须将装置中的空气赶走，避免干扰测定结果；由于反应中有碘单质参与，利用碘遇到淀粉显示蓝色的特性，可以选用淀粉作指示剂。(3)发生的反应有：2Mn2O24OH=2MnO(OH)2、MnO(OH)22I4H=Mn2I23H2O、I22Na2S2O3=2NaINa2S4O6，氧气反应的关系式为O22MnO(OH)22I24Na2S2O3,1 000 mL水样中含有的氧气的物质的量是：n(O2)n(Na2S2
21、O3)0.250.005 molL10.003 6 L502.25104 mol，氧气的质量为2.25104 mol32 gmol17.2 mg。若未用Na2S2O3标准溶液润洗滴定管，会导致标准液的浓度减小，消耗的标准液的体积增大，测定结果偏大。由于加入稀H2SO4使MnO(OH)2充分转化为Mn2，但加入稀H2SO4的量不宜过多，否则后续滴定过程中Na2S2O3与过量的酸反应导致消耗的Na2S2O3溶液体积偏大。答案：(1)MnO(OH)22I4H=Mn2I23H2O(2)赶走装置内空气，避免空气中的O2的干扰淀粉溶液(3)7.2 mgL1偏大若碱过量，则MnO(OH)2不能全部转变为Mn2。而酸过量时，滴定过程中Na2S2O3可与酸反应
