【高考】定量及流程设计实验

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一、[b]工业流程设计实验

解题时需要注意的问题

解题时首先要明确原料和产品（包括副产品），即箭头进出方向，其次依据流程图分析反应原理，紧扣信息，搞清流程中每一步发生了什么反应——知其然，弄清有关反应原理，明确目的（如沉淀反应、除杂、分离）——知其所以然，最后联系储存的知识，有效地进行信息的利用，准确表述和工整书写。由于化工流程常与溶液的配制、物质的分离及定量测定等基本操作有机结合起来，所以只有复习时牢固掌握实验基础知识，才能有效结合题中的信息，准确答题。

解答操作流程题一般要思考的几个问题

对比分析生产流程示意图中的第一种物质原材料与最后一种物质产品，从对比分析中找出原料与产品之间的关系，弄清以下几个问题：

①生产流程中原料转化为产品的过程中依次进行的反应；

②每一步操作，加入的辅助试剂的作用；

③除了目标物质外产生的杂质或副产物；

④杂质是否要除去及除去的方法；

⑤为了确保产品的纯度和产率，采取了什么措施

二、定量实验

1、常见的定量测定型实验题包括混合物成分的测定、物质纯度的测定以及化学式的确定等。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。实验过程中或问题解答中要特别注意以下几个问题：

（1）气体体积的测量

①量气装置的改进



②量气时应保持装置处于室温状态。

③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(Ⅰ)(Ⅳ)应使左侧和右侧的液面高度保持相平。

（2）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。

（3）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。

（4）测定实验中要有“数据”的采集处理意识

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0.0001 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，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2～3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。

2、数据的测定方法

（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。

量气装置的设计

下列装置中，A是常规的量气装置，B、C、D是改进后的装置。



（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、沉淀滴定和氧化还原反应滴定等获得相应数据后再进行相关计算。

定量化学实验数据的加工处理策略

实验所得的数据，可分为有用、有效数据，正确、合理数据，错误、无效数据，及无用、多余数据等。能从大量的实验数据中找出有用、有效、正确、合理的数据是实验数据分析处理题的一个重要能力考查点，也是近年来命题变化的一个重要方向。

对实验数据筛选的一般方法和思路为“五看”：一看数据是否符合测量仪器的精度特点，如用托盘天平测得的质量的精度为0.1 g，若精度值超过了这个范围，说明所得数据是无效的；二看数据是否在误差允许范围内，若所得的数据明显超出误差允许范围，要舍去；三看反应是否完全，是否是过量反应物作用下所得的数据，只有完全反应时所得的数据，才能进行有效处理和应用；四看所得数据的测试环境是否一致，特别是气体体积数据，只有在温度、压强一致的情况下才能进行比较、运算；五看数据测量过程是否规范、合理，错误和违反测量规则的数据需要舍去。

（1）表格型题的解题要点在于通过审题，获取有用信息，然后对表格中数据进行比较分析，依据物质的性质、变化规律进行解答。

（2）直角坐标系题的解题要点在于解题时要求学生首先弄清楚自变量和因变量到底是什么，注意理解起点、终点、转折点的含义。然后根据所学知识分析概念、图像、数值三者之间的关系。

随堂巩固练习

1、碳、硫的含量影响钢铁性能．碳、硫含量的一种测定方法是将钢样中碳、硫转化为气体，再用测碳、测硫装置进行测定．

（1）采用图1装置A，在高温下将x克钢样中碳、硫转化为CO2、SO2．



①气体a的成分是　　　　　　．

②若钢样中碳以FeS形式存在，A中反应：3FeS+5O2
1       +3        ．

（2）将气体a通入测硫酸装置中（如图2），采用滴定法测定硫的含量．



①H2O2氧化SO2的化学方程式：

②用NaOH溶液滴定生成的H2SO4，消耗z mL NaOH溶液．若消耗1mL NaOH溶液相当于硫的质量为y克，则该钢样中硫的质量分数：　　　　　　．

（3）将气体a通入测碳装置中（如图3），采用重量法测定碳的含量．

①气体a通过B和C的目的是　　　　　　

②计算钢样中碳的质量分数，应测量的数据是　　　　　　．

2、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、废弃物的综合利用既有利于节约资源，又有利于保护环境．实验室利用废弃旧电池的铜帽

（Zn、Cu总含量约为99%）回收铜并制备ZnO的部分实验过程如下：



（1）①铜帽溶解时加入H2O2的目的是（用化学方程式表示）　　　　　　．

②铜帽溶解后需将溶液中过量H2O2除去．除去H2O2的简便方法是　　　　　　．

（2）锌灰的主要成分为Zn、ZnO，（还含少量铁及其氧化物）．已知pH＞11时Zn（OH）2能溶于NaOH溶液生成[Zn（OH）4]2﹣．下表列出了几种离子在该实验条件下生成氢氧化物沉淀的pH（开始沉淀的pH按金属离子浓度为1.0mol/L计算）

开始沉淀的pH

完全沉淀的pH

Fe3+

1.0

3.2

Fe2+

5.8

8.8

Zn2+

5.9

8.9

则Fe（OH）3的溶度积常数Ksp=　　　　　　．

（3）实验中可选用的试剂：30% H2O2、1.0mol/L HNO3、1.0mol/L NaOH．

由除去铜的滤液制备ZnO的实验步骤依次为：

①往滤液中加入适量30% H2O2使其充分反应，再次加入H2O2的目的是（用离子方程式表示）：　　　　　　；

②　　　　　　；

③过滤；

④　　　　　　；

⑤过滤、洗涤、干燥、灼烧．

1题答案解析



2题答案解析



3题答案解析

高考化学往期知识点回顾↓↓↓

【高考】物质的检验


【高考】物质的分离、提纯和检验（二）


【高考】物质的分离、提纯和检验（一）

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