高二化学第十章102 结晶水测定.docx

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高二化学第十章102结晶水测定

第10章学习几种定量测定方法

10.2结晶水合物中结晶水含量的测定

[考纲要求]1.结晶水合物中结水含量的测定原理；2瓷坩埚、研钵、干燥器等仪器的正确使用；

3．恒重等基本操作技能；4.按操作程序分析操作不当引起实验误差的技能。

分点清理查漏补缺

考点一：

结晶水合物中结晶水含量的测定

【基础再现】

一．硫酸铜晶体的组成、性质及用途

五水硫酸铜俗称胆矾、蓝矾。

是一种结晶水和物其化学式为：

CuSO4·5H2O，是一种蓝色固体，其水溶液为蓝色，固体受热时变为白色粉末，硫酸铜水溶液能杀菌消毒，游泳池里水变蓝是放了硫酸铜的缘故。

用作纺织品媒染剂、农业杀虫剂、水的杀菌剂，饲料添加剂，并用于镀铜。

我国劳动人民很早就认识了铜盐，在汉代许多著作里有记载“石胆能化铁为铜”，晋葛洪《抱朴子内篇·黄白》中也有“以曾青涂铁，铁赤色如铜”的记载。

这是我国劳动人民发明的水法炼铜，即用铁把铜盐溶液里的铜置换出来，它成为湿法冶金术的先驱，在世界化学史上占有光辉的一页。

在欧洲，湿法炼铜出现比较晚。

15世纪50年代，欧洲人把铁片浸入硫酸铜溶液，偶尔看出铜出现在铁表面，感到十分惊讶，更谈不上应用这个原理来炼铜了。

二．结晶水含量测定的原理

化学反应

CuSO4·xH2OCuSO4+xH2O

所测数据：

硫酸铜晶体质量m1，无水硫酸铜质量m2

CuSO4·xH2OCuSO4＋xH2O

　160+18x16018x

m1gm2g（m1-m2）g

（160+18x）:

160=m1:

m2或160：

18x=m2:

（m1-m2）

计算公式

三、测定硫酸铜结晶水含量的实验方案设计

请完成下列设计：

1．实验设计思路

2．实验步骤

（1）研磨：

在研钵中将硫酸铜晶体研碎。

（2）称量：

准确称量一干燥洁净的瓷坩锅质量（m1）。

（3）再称：

称量瓷坩埚+硫酸铜晶体的质量（m2）。

（4）加热：

加热至蓝色晶体全部变为白色粉末，并放入干燥器中冷却。

（5）再称：

在干燥器内冷却后，称量瓷坩埚+硫酸铜粉末的质量（m3）。

（6）再加热：

把盛有硫酸铜的瓷坩埚再加热，再冷却。

（7）再称重：

将冷却后的盛有硫酸铜的瓷坩埚再次称量（两次称量误差不得超过0.001g）。

（8）计算：

根据实验测得的结果计算硫酸铜晶体中结晶水的质量分数。

数据记录表，再实验平均值

【深度思考】

1、测得硫酸铜晶体中结晶水的质量分数实验所用的主要仪器有_____________________________________.

2、这是一个较精确的定量实验，为了减小误差，实验操作中应注意那些事项？

确保测定准确的关键操作有那些？

（1）加热要充分但不“过头”（加热不充分，硫酸铜晶体没有完全分解；加热温度过高CuSO4也分解）；

（2）称量读数要正确；

（3）加热时搅拌不当使晶体溅出坩埚外或被玻璃棒少量带走；

（4）要进行恒重操作；

（5）硫酸铜晶体研碎

3、无水硫酸铜易吸收空气中的水，能否放在空气中冷却？

__________________________________________

【题组建模】

1、下列物质属于纯净物的是                         （    ）

　（A）空气    （B）食醋   （C）五水合硫酸铜晶体  （D）氢氧化钠溶液

2、下列仪器中，不能直接在火焰上加热的是           （    ）

 （A）试管        （B）烧杯     （C）蒸发皿   （D）坩埚

3、下列化学实验操作正确的是                      （　　）

 （A）手持试管给试管里的物质加热（B）用燃着的酒精灯去点燃另一个酒精灯

 （C）用天平称量药品时，用手直接拿取砝码（D）用滴管滴加液体时，滴管不能触及容器内壁

4、下列实验基本操作或有关规定，正确的是          （　　）

 （A）称量药品时，砝码放在托盘天平的左盘　　（B）取块状的药品可以直接用手

 （C）不得尝任何药品的味道　　　　　　　　　（D）用嘴吹灭酒精灯火焰

5、下列实验操作正确的是                             （　　）

（A）将实验剩余的药品放回原试剂瓶　

（B）用酒精灯给试管加热时，试管口可以对着别人，但不能对着自己

（C）向燃着的酒精灯里添加酒精　　　　（D）取用锌粒用镊子夹取 

6、下列有关托盘天平使用的叙述，正确的是（    ）

（A）称量前通过调节平衡镙母使横梁平衡，称量时不能再动用平衡镙母

（B）潮湿的或具有腐蚀性的药品，必须放在玻璃器皿里称量，其他固体药品可直接放在天平托盘上称量

（C）用托盘天平可以准确称量至0.01g（D）称量时，若没有镊子一般用手取放砝码也没关系

7、某学生实验后得到以下数据：

加热前质量

加热前质量

加热后质量

W1（容器）

W2（容器+晶体）

W3（容器+无水硫酸铜）

5.1g

7.5g

6.5g

（1）请写出结晶水含量（x%）的计算公式（用W1、W2、W3表示）          。

（2）该学生测定结果是偏高还是偏低？

＿＿＿。

（3）下列分析中不属于该学生产生实验误差的原因的是（    ）

（A）加热前称量时容器未完全干燥（B）最后一次加热后的质量小明与小王的读数估计值不同

（C）加热后容器未放入干燥器中冷却（D）加热过程中晶体有少量溅失

答案：

1、C2、B3、D4、C5、D6、A7、⑴W2-W3/W2-W1⑵偏高⑶B

8.在质量为Gg的坩埚中，加入BaCl2·nH2O晶体后称得质量为W1g，加热使结晶水全部失去，冷却后，称得质量为W2g，则n值为多少？

【反思总结】

考点二：

误差分析

【基础再现】

通过测定得到的化学实验结果，往往与从理论上得到的结果不太相符。

误差的来源，可分为系统误差和偶然误差。

系统误差通常包括仪器误差、环境误差和方法误差等，限于中学的实验条件，很多系统误差难以消除。

偶然误差在实验中主要有两种：

（1）测量误差。

例如读数方法，在用天平、量筒、滴定管和容量瓶等仪器进行测量时，不注意方法，结果使测量数据不是偏高就是偏低，产生测量误差。

（2）实验操作误差。

例如，在测定硫酸铜晶体里结晶水含量的实验中，如果不通过缓慢加热完全除去硫酸铜晶体里的结晶水，那么，瓷坩埚和无水硫酸铜就不能准确，测定结果就肯定有较大的误差。

偶然误差可以减小，甚至可以避免。

【深度思考】

【题组建模】

1、实验室测定CuS04·5H20晶体里结晶水的n值时，出现了三种情况：

①晶体中含有受热不分解的物质②晶体尚带蓝色，即停止加热③晶体脱水后放在台上冷却，再称量。

使实验结果偏低的原因是（）

A.①②B.①③C.②③D.①②③

2、下列实验操作会引起测定结果偏高的是（）

A.测定胆矾晶体结晶水含量时，强热迅速蒸干，在干燥器中冷却后称量

B.中和滴定时，锥形瓶里有少量水

C.用量筒量取液体时，仰视读数

D.加热胆矾晶体测其结晶水含量时，加热过程中坩埚没有盖盖

3.根据实验室中测定硫酸铜晶体结晶水含量的实验，填写下列空白：

（1）从下列仪器中选出所需仪器（用标号字母填写）______________。

A.托盘天平（带砝码）B.研钵C.试管夹D.酒精灯E.蒸发皿F.玻璃棒G.坩埚H.干燥器I.石棉网J.三脚架

除上述仪器外，还需要的仪器是。

（2）某学生实验后得到以下数据：

请写出结晶水含量（x%）的计算公式（用m1、m2、m3表示）x%＝。

该生测定结果是偏高还是偏低?

从下列分析中选出该学生产生实验误差的原因可能是（填写字母）。

A.加热前称量时容器未完全干燥B.最后两次加热后的质量相差较大（大于0.001g）

C.加热后容器未放入干燥器中冷却D.加热过程中晶体有少量溅失

【反思总结】

探究高考明确方向

1．（2013·海南化学·17）（9分）

BaCl2·xH2O中结晶水数目可通过重量法来确定：

①称取1.222g样品，置于小烧杯中，加入适量稀盐酸，加热溶解，边搅拌边滴加稀硫酸到沉淀完全，静置；

②过滤并洗涤沉淀；

③将盛有沉淀的滤纸包烘干并中温灼烧；转入高温炉中，反复灼烧到恒重，称得沉淀质量为1.165g。

回答下列问题：

（1）在操作②中，需要先后用稀硫酸和洗涤沉淀；检验沉淀中氯离子是否洗净的方法是。

（2）计算BaCl2·xH2O中的x=（要求写出计算过程）。

（3）操作③中，如果空气不充足和温度过高，可能会有部分沉淀被滤纸中的碳还原为BaS，这使x的测定结果（填“偏低”、“偏高”或“不变”）。

[答案]

（1）蒸馏水取水洗液于试管中，加入稀硝酸酸化，滴加AgNO3溶液，若无白色浑浊出现，则表明Cl-已经冼净。

（2）样品中BaCl2的物质的量为

质量

（3）偏高

2.[2011·新课标全国卷，26

（1）

（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）如下图所示。

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________；

答案　

（1）CuSO4·H2O

CuSO4·5H2OCuSO4·（5－n）H2O＋nH2O

250　　　　　　　　　　　　　　　18n

0．80g0.80g－0.57g＝0.23g

可列式：

＝，求得n≈4,200℃时产物为CuSO4·H2O晶体。

（2）CuSO4CuO＋SO3↑　CuSO4·5H2O　102℃

解析　

（1）分析CuSO4·5H2O受热脱水过程的热重曲线可知，200℃时和113℃时的产物相同，可根据113℃时样品质量确定脱水产物，设113℃时产物为CuSO4·（5－n）H2O，则有

CuSO4·5H2OCuSO4·（5－n）H2O＋nH2O

250　　　　　　　　　　　　　　　18n

0．80g0.80g－0.57g＝0.23g

可列式：

＝，求得n≈4,200℃时产物为CuSO4·H2O晶体。

（2）根据灼烧产物是黑色粉末可知分解生成CuO，则具有氧化性的另一产物为SO3，所以灼烧时反应方程式为CuSO4CuO＋SO3↑，CuO溶于稀硫酸得CuSO4溶液，结晶时又生成CuSO4·5H2O，由脱水过程的热重曲线可知其存在的最高温度为102℃。

3.（2011·上海卷）CuSO4·5H2O是铜的重要化合物，有着广泛的应用。

以下是CuSO4·5H2O的实验室制备流程图。

根据题意完成下列填空：

（1）向含铜粉的稀硫酸中滴加浓硝酸，在铜粉溶解时可以观察到的实验现象：

、

。

（2）如果铜粉、硫酸及硝酸都比较纯净，则制得的CuSO4·5H2O中可能存在的杂质是，除去这种杂质的实验操作称为。

（3）已知：

CuSO4+2NaOH=Cu（OH）2↓+Na2SO4

称取0.1000g提纯后的CuSO4·5H2O试样于锥形瓶中，加入0.1000mol/L氢氧化钠溶液28.00mL，反应完全后，过量的氢氧化钠用0.1000mol/L盐酸滴定至终点，耗用盐