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題型突破3　綜合實驗中氣體、固體定量數(shù)據(jù)的測定與計算
1.(2024·浙江1月選考)取0.680 g H2S產(chǎn)品,與足量CuSO4溶液充分反應(yīng)后,將生成的CuS置于已恒重、質(zhì)量為31.230 g的坩堝中,煅燒生成CuO,恒重后總質(zhì)量為32.814 g。產(chǎn)品的純度為　　　　　　　　　　　　　　　。
2.(2023·全國乙卷)元素分析是有機(jī)化合物的表征手段之一。按下圖實驗裝置(部分裝置略)對有機(jī)化合物進(jìn)行C、H元素分析。
回答下列問題:
(1)將裝有樣品的Pt坩堝和CuO放入石英管中,先　　　　　　,而后將已稱重的U形管c、d與石英管連接,檢查　　　　　　。依次點燃煤氣燈　　　　,進(jìn)行實驗。
(2)O2的作用有　　　　　　　　　　　　　　　,
CuO的作用是　　　　　　　　　　　　　　
(舉1例,用化學(xué)方程式表示)。
(3)c和d中的試劑分別是　　　　、　　　　(填標(biāo)號)。c和d中的試劑不可調(diào)換,理由是　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　。
A.CaCl2 B.NaCl
C.堿石灰(CaO+NaOH) D.Na2SO3
(4)Pt坩堝中樣品CxHyOz反應(yīng)完全后,應(yīng)進(jìn)行操作:　　　　　　　　　　　　　　　。
取下c和d管稱重。
(5)若樣品CxHyOz為0.023 6 g,實驗結(jié)束后,c管增重0.010 8 g,d管增重0.035 2 g。質(zhì)譜測得該有機(jī)物的相對分子量為118,其分子式為　　　　。
3.(2021·全國甲卷)膽礬(CuSO4·5H2O)易溶于水,難溶于乙醇。某小組用工業(yè)廢銅焙燒得到的CuO(雜質(zhì)為氧化鐵及泥沙)為原料與稀硫酸反應(yīng)制備膽礬,并測定其結(jié)晶水的含量。回答下列問題:
(1)結(jié)晶水測定:稱量干燥坩堝的質(zhì)量為m1,加入膽礬后總質(zhì)量為m2。將坩堝加熱至膽礬全部變?yōu)榘咨?置于干燥器中冷至室溫后稱量,重復(fù)上述操作,最終總質(zhì)量恒定為m3。根據(jù)實驗數(shù)據(jù),膽礬分子中結(jié)晶水的個數(shù)為　　　　　　　　　　　　　　　　(寫表達(dá)式)。
(2)下列操作中,會導(dǎo)致結(jié)晶水?dāng)?shù)目測定值偏高的是　　　　(填標(biāo)號)。
①膽礬未充分干燥
②坩堝未置于干燥器中冷卻
③加熱時有少量膽礬迸濺出來
1.解答實驗數(shù)據(jù)處理與計算的思維模型
閱讀題干 弄清所求的物理量
分析原理 根據(jù)題中信息,尋找出涉及的化學(xué)反應(yīng)原理和有關(guān)數(shù)據(jù)
確定關(guān)系量 弄清目標(biāo)物質(zhì)與題目中已知量物質(zhì)之間的關(guān)系
列出關(guān)系式 求得最終的目的量
2.熱重分析法測定物質(zhì)組成的思維模型
3.實驗中氣體體積的測量方法
(1)直接量氣法
測量前,A裝置可先通過調(diào)整左右兩管的高度使左管(有刻度)充滿液體,且兩管液面相平。
C裝置則是直接將一種反應(yīng)物置于倒置的量筒中,另一反應(yīng)物置于水槽中,二者反應(yīng)產(chǎn)生的氣體可以直接測量。
D裝置用于測量混合氣體中被吸收(或不被吸收)的氣體的體積。讀數(shù)時,球形容器和量氣管液面相平,量氣管內(nèi)增加的水的體積等于被反應(yīng)管吸收后剩余氣體的體積。
(2)間接量氣法
通過測量氣體排出的液體體積來確定氣體體積,如圖所示。
1.已知:
氫化鋇遇水劇烈反應(yīng)。設(shè)計如圖所示裝置測定氫化鋇純度。室溫下,向恒壓滴液漏斗中加入足量水,乙管實驗前對應(yīng)氣體體積讀數(shù)為V1 mL,裝置甲中物質(zhì)完全反應(yīng)后乙管氣體體積讀數(shù)為V2 mL(V2>V1)。
(1)每次讀數(shù)前要調(diào)整丙管液面高度,使其與乙管液面持平,其目的是　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)已知室溫下,氣體摩爾體積為Vm L·mol-1,該產(chǎn)品純度為　　　　%;若實驗結(jié)束時,未調(diào)平乙管和丙管的液面,且丙管的液面高于乙管的液面,所測得的產(chǎn)品純度　　　　(填“偏高”或“偏低”)。
2.氫化鋁鋰(LiAlH4)是一種極強(qiáng)的還原劑,在干燥空氣中較穩(wěn)定,在潮濕的空氣中會發(fā)生劇烈水解,釋放大量的H2并燃燒。LiAlH4(不含LiH)純度可采用如下方法測定,實驗裝置如圖所示。
25 ℃、常壓下,稱取x g產(chǎn)品LiAlH4,記錄量氣管B起始體積讀數(shù)為V1 mL,在分液漏斗中加入過量的四氫呋喃(可減緩LiAlH4與H2O的反應(yīng)速率)和水的混合液10.0 mL,打開旋塞至滴加完所有液體,立即關(guān)閉旋塞,冷卻后,調(diào)整量氣管B讀數(shù)為V2 mL。
已知:量氣管B由堿式滴定管改裝;25 ℃、常壓下氣體摩爾體積為24.5 L·mol-1。
(1)反應(yīng)的化學(xué)方程式為　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)LiAlH4的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為　　　　(用含x、V1、V2的代數(shù)式表示,不考慮溶液混合后體積的變化)。
3.某小組同學(xué)針對Cu(NO3)2的熱穩(wěn)定性進(jìn)行探究。在如圖1所示的實驗裝置A中,用酒精燈對Cu(NO3)2固體加熱,產(chǎn)生紅棕色氣體,在裝置C中收集到無色氣體,經(jīng)驗證為O2。當(dāng)反應(yīng)結(jié)束以后,試管中殘留固體為紅色。
(1)從實驗安全角度考慮,需要在裝置A、B間增加一個　　　　裝置。
(2)圖2為Cu(NO3)2樣品高溫過程的熱重曲線(樣品質(zhì)量分?jǐn)?shù)w隨溫度的變化曲線)。Cu(NO3)2加熱到200 ℃的化學(xué)方程式為　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　,
繼續(xù)高溫至1 000 ℃生成　　　　(填化學(xué)式)固體。
4.(2024·廣東汕頭模擬)某校研究性學(xué)習(xí)小組用氨氣還原氧化銅的方法測定銅的近似相對原子質(zhì)量,其反應(yīng)的化學(xué)方程式為3CuO+2NH33Cu+N2+3H2O,反應(yīng)前稱取CuO a g,待CuO充分反應(yīng)后,他們測得生成H2O的質(zhì)量為b g,利用如圖所示的儀器完成該實驗。
(1)儀器連接的順序是　　　　(填字母,儀器可重復(fù)使用)。
(2)列出計算銅的近似相對原子質(zhì)量的表達(dá)式:　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)下列情況將使測定結(jié)果偏小的是　　　　(填字母)。
A.CuO未全部還原為Cu
B.CuO受潮
C.CuO中混有Cu
題型突破3　綜合實驗中氣體、固體定量數(shù)據(jù)的測定與計算
1.(2024·浙江1月選考)取0.680 g H2S產(chǎn)品,與足量CuSO4溶液充分反應(yīng)后,將生成的CuS置于已恒重、質(zhì)量為31.230 g的坩堝中,煅燒生成CuO,恒重后總質(zhì)量為32.814 g。產(chǎn)品的純度為　　　　　　　　　　　　　　　。
答案　99%
解析　根據(jù)銅元素守恒,氧化銅的質(zhì)量為32.814 g-31.230 g=1.584 g,則氧化銅物質(zhì)的量為0.019 8 mol,,硫化銅物質(zhì)的量為0.019 8 mol,則H2S物質(zhì)的量為0.019 8 mol,H2S的質(zhì)量為0.673 2 g,產(chǎn)品純度為×100%=99%。
2.(2023·全國乙卷)元素分析是有機(jī)化合物的表征手段之一。按下圖實驗裝置(部分裝置略)對有機(jī)化合物進(jìn)行C、H元素分析。
回答下列問題:
(1)將裝有樣品的Pt坩堝和CuO放入石英管中,先　　　　　　,而后將已稱重的U形管c、d與石英管連接,檢查　　　　　　。依次點燃煤氣燈　　　　,進(jìn)行實驗。
(2)O2的作用有　　　　　　　　　　　　　　　,
CuO的作用是　　　　　　　　　　　　　　
(舉1例,用化學(xué)方程式表示)。
(3)c和d中的試劑分別是　　　　、　　　　(填標(biāo)號)。c和d中的試劑不可調(diào)換,理由是　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　。
A.CaCl2 B.NaCl
C.堿石灰(CaO+NaOH) D.Na2SO3
(4)Pt坩堝中樣品CxHyOz反應(yīng)完全后,應(yīng)進(jìn)行操作:　　　　　　　　　　　　　　　。
取下c和d管稱重。
(5)若樣品CxHyOz為0.023 6 g,實驗結(jié)束后,c管增重0.010 8 g,d管增重0.035 2 g。質(zhì)譜測得該有機(jī)物的相對分子量為118,其分子式為　　　　。
答案　(1)通入O2排除石英管中的空氣　裝置氣密性　b、a
(2)排除裝置中空氣,氧化有機(jī)物,將生成的CO2和H2O趕入c和d裝置中完全吸收　CO+CuOCu+CO2
(3)A　C　堿石灰可以同時吸收水蒸氣和二氧化碳
(4)關(guān)閉煤氣燈,待c管和d管冷至室溫,停止通入O2
(5)C4H6O4
解析　利用如圖所示的裝置測定有機(jī)物中C、H兩種元素的含量,這是一種經(jīng)典的李比希元素測定法,將樣品裝入Pt坩堝中,后面放置CuO,用于反應(yīng)前置坩堝中未完全反應(yīng)的物質(zhì),后續(xù)將產(chǎn)物吹入到兩U形管中,稱量兩U形管的增重計算有機(jī)物中C、H兩種元素的含量,結(jié)合其他技術(shù)手段,從而得到有機(jī)物的分子式。(1)實驗前,應(yīng)先通入O2排除石英管中的空氣,防止石英管中空氣中含有的CO2和水蒸氣對實驗產(chǎn)生干擾,而后將U形管c、d與石英管連接,檢查裝置氣密性,隨后先點燃b處酒精燈后點燃a處酒精燈,保證當(dāng)a處發(fā)生反應(yīng)時產(chǎn)生的CO能被CuO反應(yīng)生成CO2;(2)O2可排除裝置中空氣,同時作為反應(yīng)物氧化有機(jī)物使其生成CO2和H2O,還可以將生成的CO2和H2O趕入c和d裝置中使其被完全吸收。有機(jī)物氧化不充分時會生成CO,而CuO可將CO氧化為CO2,從而使有機(jī)物中的C元素完全被氧化;CuO的作用是氧化a處產(chǎn)生的CO,使CO反應(yīng)為CO2,反應(yīng)方程式為CO+CuOCu+CO2;(3)有機(jī)物燃燒后生成的CO2和H2O分別用堿石灰和無水CaCl2吸收,其中c管裝有無水CaCl2,d管裝有堿石灰,二者不可調(diào)換,因為堿石灰能同時吸收水蒸氣和二氧化碳,影響最后分子式的確定;(4)樣品反應(yīng)完全后,裝置內(nèi)仍有殘留的CO2和H2O,故應(yīng)繼續(xù)通入一段時間O2,將CO2和H2O趕入c、d裝置中;(5)c管裝有無水CaCl2,用來吸收生成的水蒸氣,則增重量為水蒸氣的質(zhì)量,由此可以得到有機(jī)物中H元素的物質(zhì)的量n(H)===0.001 2 mol;d管裝有堿石灰,用來吸收生成的CO2,則增重量為CO2的質(zhì)量,由此可以得到有機(jī)物中C元素的物質(zhì)的量n(C)===0.000 8 mol;有機(jī)物中O元素的質(zhì)量為m(O)=(0.023 6-0.001 2×1-0.000 8×12) g=0.012 8 g,其物質(zhì)的量n(O)===0.000 8 mol;該有機(jī)物中C、H、O三種元素的原子個數(shù)比為0.000 8∶0.001 2∶0.000 8=2∶3∶2;質(zhì)譜測得該有機(jī)物的相對分子質(zhì)量為118,則其化學(xué)式為C4H6O4。
3.(2021·全國甲卷)膽礬(CuSO4·5H2O)易溶于水,難溶于乙醇。某小組用工業(yè)廢銅焙燒得到的CuO(雜質(zhì)為氧化鐵及泥沙)為原料與稀硫酸反應(yīng)制備膽礬,并測定其結(jié)晶水的含量。回答下列問題:
(1)結(jié)晶水測定:稱量干燥坩堝的質(zhì)量為m1,加入膽礬后總質(zhì)量為m2。將坩堝加熱至膽礬全部變?yōu)榘咨?置于干燥器中冷至室溫后稱量,重復(fù)上述操作,最終總質(zhì)量恒定為m3。根據(jù)實驗數(shù)據(jù),膽礬分子中結(jié)晶水的個數(shù)為　　　　　　　　　　　　　　　　(寫表達(dá)式)。
(2)下列操作中,會導(dǎo)致結(jié)晶水?dāng)?shù)目測定值偏高的是　　　　(填標(biāo)號)。
①膽礬未充分干燥
②坩堝未置于干燥器中冷卻
③加熱時有少量膽礬迸濺出來
答案　(1)
(2)①③
解析　(1)由題意知,結(jié)晶水的質(zhì)量為m2-m3,硫酸銅的質(zhì)量為m3-m1,設(shè)膽礬的化學(xué)式為CuSO4·xH2O,根據(jù)分子個數(shù)比等于物質(zhì)的量之比,則x==。(2)膽礬未充分干燥,使測定的水的質(zhì)量偏高,則會導(dǎo)致結(jié)晶水?dāng)?shù)目測定值偏高,①符合題意;坩堝未置于干燥器中冷卻,使測定的水的質(zhì)量偏低,則會導(dǎo)致結(jié)晶水?dāng)?shù)目測定值偏低,②不符合題意;加熱時有少量膽礬迸濺出來,使測定的水的質(zhì)量偏高,則會導(dǎo)致結(jié)晶水?dāng)?shù)目測定值偏高,③符合題意。
1.解答實驗數(shù)據(jù)處理與計算的思維模型
閱讀題干 弄清所求的物理量
分析原理 根據(jù)題中信息,尋找出涉及的化學(xué)反應(yīng)原理和有關(guān)數(shù)據(jù)
確定關(guān)系量 弄清目標(biāo)物質(zhì)與題目中已知量物質(zhì)之間的關(guān)系
列出關(guān)系式 求得最終的目的量
2.熱重分析法測定物質(zhì)組成的思維模型
3.實驗中氣體體積的測量方法
(1)直接量氣法
測量前,A裝置可先通過調(diào)整左右兩管的高度使左管(有刻度)充滿液體,且兩管液面相平。
C裝置則是直接將一種反應(yīng)物置于倒置的量筒中,另一反應(yīng)物置于水槽中,二者反應(yīng)產(chǎn)生的氣體可以直接測量。
D裝置用于測量混合氣體中被吸收(或不被吸收)的氣體的體積。讀數(shù)時,球形容器和量氣管液面相平,量氣管內(nèi)增加的水的體積等于被反應(yīng)管吸收后剩余氣體的體積。
(2)間接量氣法
通過測量氣體排出的液體體積來確定氣體體積,如圖所示。
1.已知:
氫化鋇遇水劇烈反應(yīng)。設(shè)計如圖所示裝置測定氫化鋇純度。室溫下,向恒壓滴液漏斗中加入足量水,乙管實驗前對應(yīng)氣體體積讀數(shù)為V1 mL,裝置甲中物質(zhì)完全反應(yīng)后乙管氣體體積讀數(shù)為V2 mL(V2>V1)。
(1)每次讀數(shù)前要調(diào)整丙管液面高度,使其與乙管液面持平,其目的是　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)已知室溫下,氣體摩爾體積為Vm L·mol-1,該產(chǎn)品純度為　　　　%;若實驗結(jié)束時,未調(diào)平乙管和丙管的液面,且丙管的液面高于乙管的液面,所測得的產(chǎn)品純度　　　　(填“偏高”或“偏低”)。
答案　(1)使乙管內(nèi)氣壓等于外界大氣壓(或使所測氣體體積為一個外界大氣壓下的體積)
(2)　偏低
解析　(1)每次讀數(shù)前需調(diào)節(jié)丙管液面高度與乙管液面持平,是為了使乙管內(nèi)氣壓等于外界大氣壓,此時測得的氣體體積為一個外界大氣壓下的體積。(2)BaH2與水反應(yīng)生成Ba(OH)2和H2,反應(yīng)的化學(xué)方程式為BaH2+2H2O===Ba(OH)2+2H2↑,反應(yīng)得到的H2的體積為(V2-V1) mL,H2的物質(zhì)的量為 mol,因此參加反應(yīng)的BaH2的物質(zhì)的量為 mol,BaH2的質(zhì)量為 g,則該產(chǎn)品純度為×100%=%。若實驗結(jié)束時,未調(diào)平乙管和丙管的液面,且丙管的液面高于乙管的液面,則測得的H2的體積偏小,參加反應(yīng)的BaH2的質(zhì)量偏小,所測得的產(chǎn)品純度偏低。
2.氫化鋁鋰(LiAlH4)是一種極強(qiáng)的還原劑,在干燥空氣中較穩(wěn)定,在潮濕的空氣中會發(fā)生劇烈水解,釋放大量的H2并燃燒。LiAlH4(不含LiH)純度可采用如下方法測定,實驗裝置如圖所示。
25 ℃、常壓下,稱取x g產(chǎn)品LiAlH4,記錄量氣管B起始體積讀數(shù)為V1 mL,在分液漏斗中加入過量的四氫呋喃(可減緩LiAlH4與H2O的反應(yīng)速率)和水的混合液10.0 mL,打開旋塞至滴加完所有液體,立即關(guān)閉旋塞,冷卻后,調(diào)整量氣管B讀數(shù)為V2 mL。
已知:量氣管B由堿式滴定管改裝;25 ℃、常壓下氣體摩爾體積為24.5 L·mol-1。
(1)反應(yīng)的化學(xué)方程式為　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)LiAlH4的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為　　　　(用含x、V1、V2的代數(shù)式表示,不考慮溶液混合后體積的變化)。
答案　(1)LiAlH4+4H2O===Al(OH)3↓+LiOH+4H2↑　(2)%(答案合理即可)
解析　(1)由題干信息可知,LiAlH4與水反應(yīng)生成H2,根據(jù)得失電子守恒、原子守恒可知,反應(yīng)的化學(xué)方程式為LiAlH4+4H2O===Al(OH)3↓+LiOH+4H2↑。(2)根據(jù)題意,收集到的氫氣的體積是(V1-10.0-V2) mL,25 ℃、常壓下氣體摩爾體積約為24.5 L·mol-1,則氫氣的物質(zhì)的量為,根據(jù)上述化學(xué)方程式中各物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)之比等于各物質(zhì)的物質(zhì)的量之比可得,n(LiAlH4)=n(H2),則LiAlH4的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為×100%=%。
3.某小組同學(xué)針對Cu(NO3)2的熱穩(wěn)定性進(jìn)行探究。在如圖1所示的實驗裝置A中,用酒精燈對Cu(NO3)2固體加熱,產(chǎn)生紅棕色氣體,在裝置C中收集到無色氣體,經(jīng)驗證為O2。當(dāng)反應(yīng)結(jié)束以后,試管中殘留固體為紅色。
(1)從實驗安全角度考慮,需要在裝置A、B間增加一個　　　　裝置。
(2)圖2為Cu(NO3)2樣品高溫過程的熱重曲線(樣品質(zhì)量分?jǐn)?shù)w隨溫度的變化曲線)。Cu(NO3)2加熱到200 ℃的化學(xué)方程式為　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　,
繼續(xù)高溫至1 000 ℃生成　　　　(填化學(xué)式)固體。
答案　(1)防倒吸　(2)2Cu(NO3)22CuO+4NO2↑+O2↑　Cu2O
解析　(1)固體加熱產(chǎn)生氣體通入溶液中,從實驗安全角度考慮,應(yīng)該在裝置A、B間增加一個防倒吸裝置。
4.(2024·廣東汕頭模擬)某校研究性學(xué)習(xí)小組用氨氣還原氧化銅的方法測定銅的近似相對原子質(zhì)量,其反應(yīng)的化學(xué)方程式為3CuO+2NH33Cu+N2+3H2O,反應(yīng)前稱取CuO a g,待CuO充分反應(yīng)后,他們測得生成H2O的質(zhì)量為b g,利用如圖所示的儀器完成該實驗。
(1)儀器連接的順序是　　　　(填字母,儀器可重復(fù)使用)。
(2)列出計算銅的近似相對原子質(zhì)量的表達(dá)式:　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)下列情況將使測定結(jié)果偏小的是　　　　(填字母)。
A.CuO未全部還原為Cu
B.CuO受潮
C.CuO中混有Cu
答案　(1)BCACCD　(2)-16　(3)B
解析　(1)氨氣還原氧化銅時,應(yīng)先制備氨氣,并用堿石灰干燥氨氣,生成的氨氣在加熱條件下與氧化銅反應(yīng),生成的水用堿石灰吸收以測定生成水的質(zhì)量,最后用水吸收氨氣,為防止D中水進(jìn)入C中,應(yīng)該在C和D之間再連接一個C裝置;(2)根據(jù)化學(xué)方程式3CuO+2NH33Cu+N2+3H2O,可知氧化銅和水的物質(zhì)的量相等,所以有以下關(guān)系式:=,解得Mr(Cu)=-16=-16;(3)由Mr(Cu)=-16可知,若CuO未完全反應(yīng),說明m(H2O)偏小,結(jié)果偏大;若CuO不干燥,說明m(CuO)偏小,m(H2O)偏大,結(jié)果偏低;若CuO中混有不反應(yīng)的雜質(zhì),說明m(H2O)偏小,結(jié)果偏大。(共23張PPT)
第一篇　新高考題型突破
板塊Ⅷ　化學(xué)實驗
題型突破主觀題　題型突破3　綜合實驗中氣體、固體定
真題導(dǎo)航
核心整合
模擬預(yù)測
量數(shù)據(jù)的測定與計算
1.(2024·浙江1月選考)取0.680 g H2S產(chǎn)品,與足量CuSO4溶液充分反應(yīng)后,將生成的CuS置于已恒重、質(zhì)量為31.230 g的坩堝中,煅燒生成CuO,恒重后總質(zhì)量為32.814 g。產(chǎn)品的純度為　　　　　　　　　　　　　　　。
99%
解析　根據(jù)銅元素守恒,氧化銅的質(zhì)量為32.814 g-31.230 g=1.584 g,則氧化銅物質(zhì)的量為0.019 8 mol,,硫化銅物質(zhì)的量為0.019 8 mol,則H2S物質(zhì)的量為0.019 8 mol,H2S的質(zhì)量為0.673 2 g,產(chǎn)品純度為×100%=99%。
2.(2023·全國乙卷)元素分析是有機(jī)化合物的表征手段之一。按下圖實驗裝置(部分裝置略)對有機(jī)化合物進(jìn)行C、H元素分析。
回答下列問題:
(1)將裝有樣品的Pt坩堝和CuO放入石英管中,先　　 　　　　,而后將已稱重的U形管c、d與石英管連接,檢查　　　 　　　。依次點燃煤氣燈　　　　,進(jìn)行實驗。
(2)O2的作用有_______________________________________________________
_____________,CuO的作用是　　　　 　　　　 (舉1例,用化學(xué)方程式表示)。
通入O2排除石英管中的空氣
裝置氣密性
b、a
排除裝置中空氣,氧化有機(jī)物,將生成的CO2和H2O趕入c和d裝置
中完全吸收
(3)c和d中的試劑分別是　　　　、　　　　(填標(biāo)號)。c和d中的試劑不可調(diào)換,理由是　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　。
A.CaCl2 B.NaCl
C.堿石灰(CaO+NaOH) D.Na2SO3
(4)Pt坩堝中樣品CxHyOz反應(yīng)完全后,應(yīng)進(jìn)行操作:
　 　　 　　　　　　　　　　　　。 取下c和d管稱重。
(5)若樣品CxHyOz為0.023 6 g,實驗結(jié)束后,c管增重0.010 8 g,d管增重0.035 2 g。質(zhì)譜測得該有機(jī)物的相對分子量為118,其分子式為　　　　。
A
C
堿石灰可以同時吸收水蒸氣和二氧化碳
關(guān)閉煤氣燈,待c管和d管冷至室溫,停止通入O2
C4H6O4
解析　(3)有機(jī)物燃燒后生成的CO2和H2O分別用堿石灰和無水CaCl2吸收,其中c管裝有無水CaCl2,d管裝有堿石灰,二者不可調(diào)換,因為堿石灰能同時吸收水蒸氣和二氧化碳,影響最后分子式的確定;(4)樣品反應(yīng)完全后,裝置內(nèi)仍有殘留的CO2和H2O,故應(yīng)繼續(xù)通入一段時間O2,將CO2和H2O趕入c、d裝置中;(5)c管裝有無水CaCl2,用來吸收生成的水蒸氣,則增重量為水蒸氣的質(zhì)量,由此可以得到有機(jī)物中H元素的物質(zhì)的量n(H)===0.001 2 mol;d管裝有堿石灰,用來吸收生成的CO2,則增重量為CO2的質(zhì)量,由此可以得到有機(jī)物中C元素的物質(zhì)的量n(C)===0.000 8 mol;有機(jī)物中O元素的質(zhì)量為m(O)=(0.023 6-0.001 2×1-0.000 8×12) g=0.012 8 g,其物質(zhì)的量n(O)===0.000 8 mol;該有機(jī)物中C、H、O三種元素的原子個數(shù)比為0.000 8∶0.001 2∶0.000 8=2∶3∶2;質(zhì)譜測得該有機(jī)物的相對分子質(zhì)量為118,則其化學(xué)式為C4H6O4。
3.(2021·全國甲卷)膽礬(CuSO4·5H2O)易溶于水,難溶于乙醇。某小組用工業(yè)廢銅焙燒得到的CuO(雜質(zhì)為氧化鐵及泥沙)為原料與稀硫酸反應(yīng)制備膽礬,并測定其結(jié)晶水的含量。回答下列問題:
(1)結(jié)晶水測定:稱量干燥坩堝的質(zhì)量為m1,加入膽礬后總質(zhì)量為m2。將坩堝加熱至膽礬全部變?yōu)榘咨?置于干燥器中冷至室溫后稱量,重復(fù)上述操作,最終總質(zhì)量恒
定為m3。根據(jù)實驗數(shù)據(jù),膽礬分子中結(jié)晶水的個數(shù)為　　　　　 (寫表達(dá)式)。
(2)下列操作中,會導(dǎo)致結(jié)晶水?dāng)?shù)目測定值偏高的是　　　　(填標(biāo)號)。
①膽礬未充分干燥 ②坩堝未置于干燥器中冷卻 ③加熱時有少量膽礬迸濺出來
①③
解析　(1)由題意知,結(jié)晶水的質(zhì)量為m2-m3,硫酸銅的質(zhì)量為m3-m1,設(shè)膽礬的化學(xué)式為CuSO4·xH2O,根據(jù)分子個數(shù)比等于物質(zhì)的量之比,則x==。(2)膽礬未充分干燥,使測定的水的質(zhì)量偏高,則會導(dǎo)致結(jié)晶水?dāng)?shù)目測定值偏高,①符合題意;坩堝未置于干燥器中冷卻,使測定的水的質(zhì)量偏低,則會導(dǎo)致結(jié)晶水?dāng)?shù)目測定值偏低,②不符合題意;加熱時有少量膽礬迸濺出來,使測定的水的質(zhì)量偏高,則會導(dǎo)致結(jié)晶水?dāng)?shù)目測定值偏高,③符合題意。
1.解答實驗數(shù)據(jù)處理與計算的思維模型
閱讀題干 弄清所求的物理量
分析原理 根據(jù)題中信息,尋找出涉及的化學(xué)反應(yīng)原理和有關(guān)數(shù)據(jù)
確定關(guān)系量 弄清目標(biāo)物質(zhì)與題目中已知量物質(zhì)之間的關(guān)系
列出關(guān)系式 求得最終的目的量
2.熱重分析法測定物質(zhì)組成的思維模型
3.實驗中氣體體積的測量方法
(1)直接量氣法
測量前,A裝置可先通過調(diào)整左右
兩管的高度使左管(有刻度)充滿
液體,且兩管液面相平。
C裝置則是直接將一種反應(yīng)物置于倒置的量筒中,另一反應(yīng)物置于水槽中,二者反應(yīng)產(chǎn)生的氣體可以直接測量。
D裝置用于測量混合氣體中被吸收(或不被吸收)的氣體的體積。讀數(shù)時,球形容器和量氣管液面相平,量氣管內(nèi)增加的水的體積等于被反應(yīng)管吸收后剩余氣體的體積。
(2)間接量氣法
通過測量氣體排出的液體體積來確定氣體體積,如圖所示。
1.已知:氫化鋇遇水劇烈反應(yīng)。設(shè)計如圖所示裝置測定氫化鋇純度。室溫下,向恒壓滴液漏斗中加入足量水,乙管實驗前對應(yīng)氣體體積讀數(shù)為V1 mL,裝置甲中物質(zhì)完全反應(yīng)后乙管氣體體積讀數(shù)為V2 mL(V2>V1)。
(1)每次讀數(shù)前要調(diào)整丙管液面高度,使其與乙管液面持平,其目的是
　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　 　　　　　　　 　　　。
(2)已知室溫下,氣體摩爾體積為Vm L·mol-1,該產(chǎn)品純度為　　　 　%;若實驗結(jié)束時,未調(diào)平乙管和丙管的液面,且丙管的液面高于乙管的液面,所測得的產(chǎn)品純度　　　　(填“偏高”或“偏低”)。
使乙管內(nèi)氣壓等于外界大氣壓(或使所測氣體體積為一個外界大氣壓下的體積)
解析　(1)每次讀數(shù)前需調(diào)節(jié)丙管液面高度與乙管液面持平,是為了使乙管內(nèi)氣壓等于外界大氣壓,此時測得的氣體體積為一個外界大氣壓下的體積。(2)BaH2與水反應(yīng)生成Ba(OH)2和H2,反應(yīng)的化學(xué)方程式為BaH2+2H2O===Ba(OH)2+2H2↑,反應(yīng)得到的H2的體積為(V2-V1) mL,H2的物質(zhì)的量為 mol,因此參加反應(yīng)的BaH2的物質(zhì)的量為 mol,BaH2的質(zhì)量為 g,則該產(chǎn)品純度為×100%=%。若實驗結(jié)束時,未調(diào)平乙管和丙管的液面,且丙管的液面高于乙管的液面,則測得的H2的體積偏小,參加反應(yīng)的BaH2的質(zhì)量偏小,所測得的產(chǎn)品純度偏低。
2.氫化鋁鋰(LiAlH4)是一種極強(qiáng)的還原劑,在干燥空氣中較穩(wěn)定,在潮濕的空氣中會發(fā)生劇烈水解,釋放大量的H2并燃燒。LiAlH4(不含LiH)純度可采用如下方法測定,實驗裝置如圖所示。
25 ℃、常壓下,稱取x g產(chǎn)品LiAlH4,記錄量氣管B起始體
積讀數(shù)為V1 mL,在分液漏斗中加入過量的四氫呋喃(可
減緩LiAlH4與H2O的反應(yīng)速率)和水的混合液10.0 mL,打
開旋塞至滴加完所有液體,立即關(guān)閉旋塞,冷卻后,調(diào)整量氣管B讀數(shù)為V2 mL。
已知:量氣管B由堿式滴定管改裝;25 ℃、常壓下氣體摩爾體積為24.5 L·mol-1。
(1)反應(yīng)的化學(xué)方程式為`　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)LiAlH4的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為　　 　　(用含x、V1、V2的代數(shù)式表示,不考慮溶液混合后體積的變化)。
LiAlH4+4H2O===Al(OH)3↓+LiOH+4H2↑
%(答案合理即可)
解析　(1)由題干信息可知,LiAlH4與水反應(yīng)生成H2,根據(jù)得失電子守恒、原子守恒可知,反應(yīng)的化學(xué)方程式為LiAlH4+4H2O===Al(OH)3↓+LiOH+4H2↑。(2)根據(jù)題意,收集到的氫氣的體積是(V1-10.0-V2) mL,25 ℃、常壓下氣體摩爾體積約為24.5 L·mol-1,則氫氣的物質(zhì)的量為,根據(jù)上述化學(xué)方程式中各物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)之比等于各物質(zhì)的物質(zhì)的量之比可得,n(LiAlH4)=n(H2),則LiAlH4的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為×100%=%。
3.某小組同學(xué)針對Cu(NO3)2的熱穩(wěn)定性進(jìn)行探究。在如圖1所示的實驗裝置A中,用酒精燈對Cu(NO3)2固體加熱,產(chǎn)生紅棕色氣體,在裝置C中收集到無色氣體,經(jīng)驗證為O2。當(dāng)反應(yīng)結(jié)束以后,試管中殘留固體為紅色。
(1)從實驗安全角度考慮,需要在裝置A、B間增加一個　　　　裝置。
(2)圖2為Cu(NO3)2樣品高溫過程的熱重曲線(樣品質(zhì)量數(shù)w隨溫度的變化曲
線)。Cu(NO3)2加熱到200 ℃的化學(xué)方程式為 　　　　 　　　　　　　　　　,
繼續(xù)高溫至1 000 ℃生成　　　　(填化學(xué)式)固體。
防倒吸
Cu2O
解析　(1)固體加熱產(chǎn)生氣體通入溶液中,從實驗安全角度考慮,應(yīng)該在裝置A、B間增加一個防倒吸裝置。
(1)儀器連接的順序是　　 　　(填字母,儀器可重復(fù)使用)。
(2)列出計算銅的近似相對原子質(zhì)量的表達(dá)式:　　　　　　　　　　　　　。
(3)下列情況將使測定結(jié)果偏小的是　　　　(填字母)。
A.CuO未全部還原為Cu
B.CuO受潮
C.CuO中混有Cu
BCACCD
-16
B

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