(人教版)2020高考总复习 化学：专题九 定量分析及方案设计类实验专题突破

专题九定量分析及方案设计类实验专题突破【考情分析】定量实验是将化学实验与化学计量有机的结合在一起测定物质化学组成与含量的探究性实验，探究类实验主要探究物质分解的产物和物质的性质；设计并完成实验报告包括补充实验步骤或实验步骤的排序、选择试剂和现象的描述等。

都是近几年高考命题的常考题型。

如2018·课标全国Ⅱ28，2018·课标全国Ⅲ26，2017.全国卷Ⅱ28等，此类题设计实验目的性、实用性强，能给予学生较大的创造空间，更能激发学生的学习兴趣，培养学生严谨求实的科学态度。

考点指导1定量分析型综合实验1.定量实验数据的测定方法(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。

①常见测量气体体积的实验装置②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(Ⅰ)(Ⅳ)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。

2.定量实验数据处理如何用好、选好数据，是解决化学定量实验题的关键所在。

解决化学定量实验题的一般方法为比较数据、转变物质、分析利弊、确定方案。

(1)对数据进行比较是解决问题的突破口，注意比较数据的交点与重合区。

(2)转变物质则是实现实验目标的重要途径，在一些物质提纯与制备的问题中，往往会提供一些物质沉淀的pH范围、物质的沸点、密度、溶解性等呈现物质物理性质的数据。

(3)在实际生产、生活中，除了涉及是否能够通过相应反应来实现实验目标外，还涉及经济效益的问题，在原理、环保等没有大的差异时，选择廉价原料完成相应的实验成为首选。

【典例1】(天津高考)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mg·L－1，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5 mg/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200 mL水样。

c.向烧瓶中依次迅速加入1 mL MnSO4无氧溶液(过量)2 mL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2 mLH2SO4无氧溶液，至反应②完全，溶液为中性或弱酸性。

e.从烧瓶中取出40.00 mL溶液，以淀粉作指示剂，用0.010 00 mol·L－1 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)。

回答下列问题：(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4.50 mL，水样的DO＝________mg·L－1(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H2SO4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)__________________________________________________________________ ______________________________________________________________________。

[标准答案](1)将溶剂水煮沸后冷却(2)②(3)使溶液混合均匀，快速完成反应(4)1，2，4，1，1，3(5)重复步骤e的操作2～3次(6)溶液蓝色褪去且半分钟内不变色9.0是(7)2H＋＋S2O2－3===S↓＋SO2↑＋H2O、SO2＋I2＋2H2O===4H＋＋SO2－4＋2I－、4H＋＋4I－＋O2===2I2＋2H2O(任写其中2个) [命题分析]第(1)问考查化学实验的基本操作气体的溶解度随温度升高而减小，故可将水加热煮沸法除去溶解在水中的O2。

第(2)问考查实验仪器的选择测定步骤中加入的试剂为无氧溶液，且加入的水样要防止空气中氧气的干扰，故需要隔绝空气，所以选用密封性较好的注射器。

第(3)问考查化学实验基本操作的作用搅拌使物质混合均匀，加快化学反应的进行。

第(4)问考查氧化还原方程式的配平MnO(OH)2中Mn的化合价为＋4，能将I－氧化成I2，依据氧化还原方程式配平的方法配平化学方程式MnO(OH)2＋2I－＋4H＋===Mn2＋＋I2＋3H2O。

第(5)(6)问考查中和滴定的实验操作及滴定终点的判断中和滴定一般采用重复滴定2～3次来减小滴定误差，用Na2S2O3溶液进行滴定时，I2的量逐渐减小至消失时为滴定终点，此时的现象是蓝色消失且半分钟内不变色。

第(6)问考查多步反应方程式的计算根据题中所给的反应方程式得出关系式：2Mn2＋～O2～2MnO(OH)2～2I2～4Na2S2O31 4n(O2)0.004 5 L×0.010 00 mol·L－1则n(O2)＝14×0.004 5 L×0.010 00 mol·L－1DO＝14×0.004 5 L×0.010 00 mol·L－1×32 g·mol－10.04 L＝9.0×10－3 g·L－1＝9.0 mg·L－1高于5 mg·L－1，故此次测得DO达标。

第(7)问考查氧化还原滴定的误差分析Na2S2O3在酸性条件下可以发生歧化反应生成S和SO2，且生成的SO2可被I2氧化，另外，酸性较强时I－也可被空气中的O2氧化。

【对点训练】1.三草酸合铁酸钾晶体K3[Fe(C2O4)3]·3H2O可用于摄影和蓝色印刷，它受热易分解，为了验证其气态产物，某同学设计了如下实验装置：(1)若实验中，观察到B、E中的溶液均变浑浊，则D中的现象是____________________________________________________________________；说明其气态产物是________、________；为验证另一种气态产物，应在A、B之间增加的装置为____________。

(2)为了使实验更安全、更严密，你认为该实验设计需要如何改进？①___________________________________________________________________；②___________________________________________________________________。

(3)固体产物中铁元素不可能以＋3价形式存在，理由是_____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________。

现设计实验，探究固体产物中铁元素的存在形式。

①提出合理假设。

假设1：____________________________________________________________；假设2：____________________________________________________________；假设3：_____________________________________________________________。

②某学生设计实验探究上述假设，除3%H2O2、蒸馏水外，还需要下列试剂中的____________________________________________________________________。

限选试剂：浓硫酸、1.0 mol·L－1HNO3、1.0 mol·L－1盐酸、1.0 mol·L－1NaOH溶液、0.1 mol·L－1KI溶液、0.1 mol·L－1CuSO4溶液、20%KSCN溶液。

解析(1)B中溶液变浑浊说明气态产物中有CO2，E中溶液变浑浊说明CO被酸性高锰酸钾溶液氧化为CO2，故D中的现象是溶液褪色或变浅，从而可说明气态产物有CO；另一种气态产物是H2O，其验证方法是将A中产生的气体通过盛有无水CuSO4的干燥管。

(2)从安全角度考虑应在B装置前加一个防倒吸装置，从严密性角度考虑，要在C装置后增加一个检验CO2是否除尽的装置。

(3)①由于反应过程中有CO生成，能还原三价的铁，故固体产物中无三价铁，其成分可能有三种情况：Fe、FeO、Fe和FeO。

②探究固体产物中铁元素的存在形式；可以将固体产物放入足量的0.1 mol·L－1的CuSO4溶液中搅拌使其充分反应，然后过滤洗涤沉淀，再加入足量的1.0 mol·L－1的盐酸，若溶液中有不溶的红色物质，则说明固体产物中含有Fe(发生反应为Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu)，向溶液中加入20%KSCN溶液，不变红色，然后再向溶液中滴加双氧水，若变红色，则说明固体产物中含有FeO。

答案(1)溶液褪色或变浅CO2CO盛有无水CuSO4的干燥管(2)①在B装置之前加一个防倒吸装置②在C装置后增加一个检验二氧化碳是否除尽的装置(或盛有澄清石灰水的试管)(3)有还原性气体CO生成，能将三价铁还原，故不可能有三价铁存在①铁元素的存在形式为Fe单质铁元素的存在形式为FeO铁元素的存在形式为Fe与FeO的混合物②1.0 mol·L－1盐酸、20%KSCN溶液、0.1 mol·L－1CuSO4溶液2.(全国高考)某小组以CoCl2·6H2O、NH4Cl、H2O2、浓氨水为原料，在活性炭催化下，合成了橙黄色晶体X。