高二化学第十章结晶水合物中结晶水的测定教师版DOC.docx
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高二化学第十章结晶水合物中结晶水的测定教师版DOC
学科教师辅导讲义
年级：
高二辅导科目：
化学课时数：
3
课题
结晶水合物中结晶水的测定
教学目的
1、理解结晶水含量测定的原理。
2、掌握恒重操作。
3、理解测定值与理论值有偏差的原因。
教学内容
一、知识梳理
（一）实验原理
1．原理：
称取一定质量的硫酸铜晶体，将其加热失去全部结晶水后再进行称量，可知道硫酸铜晶体中硫酸铜的质量和水的质量，然后根据硫酸铜和水的摩尔质量计算1mol硫酸铜晶体中含多少摩尔结晶水：
即
2．CuSO4·5H2O受热时逐步失去结晶水的过程可表示如下：
CuSO4·3H2O
在250℃以下，CuSO4·5H2O失掉的结晶水是全量的4/5，剩下的1个水分子需要在较高的温度下才能失去。
（二）实验仪器和装置
1．瓷坩埚、坩埚钳、泥三角。
瓷坩埚（图（A））用于加热或灼烧固体物质，加热、灼烧时应放在泥三角（图（B））上进行，如图（D）所示。
热的瓷坩埚及坩埚盖取放时要用坩埚钳（图（C））。
2．干燥器。
干燥器（图（E））用于保存干燥的物质。
由普通厚玻璃制成，内有带孔瓷板，玻璃盖与容器应与
磨砂面保持吻合。
容器内下部装有干燥剂（如无水氯化钙、碱石灰、浓硫酸等）。
（三）恒重操作
为了保证硫酸铜晶体加热后，全部结晶水都失去，必需做恒重操作，即在完成第一次加热、冷却、称量后，再进行第二次加热、冷却、称量，如果第二次的质量在减小，还要做第三次加热、冷却、称量，直到连续两次称量的结果相差不超过0.001g为止。
加热后的硫酸铜晶体必须放在干燥器中冷却到室温，否则在冷却过程中又会吸收空气中的水蒸气，影响测量结果。
实验结果误差分析
能引起误差的一些操作
因变量
n值
m（CuSO4）
m（H2O）
称量前坩埚未干燥
增大
偏大
晶体表面有水
增大
偏大
晶体不纯，含有不挥发杂质
增大
偏小
晶体未研成粉末
减小
偏小
粉末未完全变白就停止加热
减小
偏小
加热时间过长，部分变黑
减小
偏小
加热后在空气中冷却称量
减小
偏小
加热过程中有少量晶体溅出
减小
偏大
两次称量相差0.2g
减小
偏小
二、真题解析
【例1】下列关于“硫酸铜晶体中结晶水含量的测定”操作中，肯定使测定结果偏大的是（）
（A）加热时硫酸铜晶体未完全变白（B）加热时硫酸铜晶体有爆溅现象
（C）加热后硫酸铜晶体放在空气中冷却（D）未作恒重操作
【解析】选项A，结晶水未全部失去，从计算公式分析：
x=
×
，x偏小。
选项B，加热爆溅，使m（H2O）偏大，m（CuSO4）偏小，x偏大。
选项C，硫酸铜又吸收空气中的水蒸气，使m（H2O）偏小，m（CuSO4）偏大，x值偏小。
D选项，未做恒重操作，可能造成正误差或负误差。
【答案】B
【例2】实验室里需要480mL，0.1mol/L的硫酸铜溶液，现选取500ml。
容量瓶进行配制，以下叙述正确的是（）
（A）称取7.68g无水硫酸铜，加入500mL水
（B）称取12.0g胆矾配成500mL溶液
（C）称取8.0g无水硫酸铜，加入500mL水
（D）称取12.5g胆矾配成500mL溶液
【解析】500mL，容量瓶只能配500mL，溶液，因而配制500mL0.1mol/LCuSO4溶液时，需无水硫酸铜的质量为：
0.1mol/L×0.5L×160g/mol=8.0g或硫酸铜晶体：
0.1mol/L×0.5L×250g/moL2.5g，加水配制成500mL溶液。
【答案】D
【点拨】配制一定物质的量浓度的溶液，溶质一定要用“物质的量”来表示。
如给出的已知条件是溶质的质量或气体的体积（标准状况下）或微粒数，应根据有关公式换算为“物质的量”。
带有结晶水的物质作为溶质，其“物质的量”的计算用带有结晶水物质的质量除以带有结晶水物质的摩尔质量即可。
【例3】在质量为Gg的瓷坩埚里，加入BaCl2·nH2O晶体后，称得质量为W1g，加热使结晶水全部失去，冷却后为W2g。
则n值为（）
（A）
（B）
（C）
（D）
【解析】瓷坩埚质量Gg
BaCl2·nH2O质量W1一G
结晶水质量W1一W2
BaCl2·nH2OnH2O
，解得n=
【答案】A
【例4】测定硫酸铜晶体（CuSO4·5H2O）中结晶水含量的数据如下表：
质量
第一次
第二次
瓷坩埚（m0）
15.688g
电子天平置0
瓷坩埚+硫酸铜晶体（m1）
17.668g
2.056g
瓷坩埚+无水硫酸铜晶体（m2）
16.962g
1.345g
试计算：
第一次实验x_________（取小数点后1位，F同）；
第二次实验x____________；
两次实验平均值x__________；
本次实验误差___________。
【解析】该题是硫酸铜晶体中结晶水含量的测定原理及数据处理。
根据化学式CuSO4·5H2O，
n（CuSO4）:
n（H2O）=1:
x，则
=1:
x。
按表格数据，m（CuSO4）=m2－m0，
m（H2O）=m1一m2，代入具体数值求出x（
），测定x的理论值为5。
定量测定的相对误差=
×100％。
【答塞】第一次实验x=4.92，第二次实验x=4.74，平均值为4.83，相对误差为-4％（负值为偏小）。
三、课堂练习
1．下列关于硫酸铜晶体中结晶水含量的测定中，可能使结果偏大的是（）
（A）加热温度过高，有黑色固体生成（B）未作恒重操作
（C）晶体溅出（D）加热后，晶体没有在干燥器中冷却
2．某学生进行硫酸铜晶体中结晶水含量测定实验，得到实验数据如下：
次序
瓷坩埚质量（g）
瓷坩埚和硫酸铜晶体质量（g）
瓷坩埚和硫酸铜质量（g）
①
5.012
7.512
6.612
②
5.432
7.962
6.812
③
5.512
8.012
7.112
④
5.012
7.512
6.812
实验数据表明有两次实验出现失误，则出现失误的实验是（）
（A）②④（B）①③（C）①②（D）③④
3．
（1）测定硫酸铜晶体（CuSO4·5H2O）中结晶水含量的实验中，要用到的仪器有_____________________。
需要记录的数据是___________________________________。
（2）试回答测定硫酸铜晶体中结晶水含量实验中的下列问题。
①测定时为什么要控制好温度，慢慢加热?
②为什么要进行恒重操作?
③为什么加热硫酸铜晶体后，需放在干燥器里冷却，然后再称量?
4．测定硫酸铜晶体（CuSO4·5H2O）里结晶水的含量，实验步骤为：
①研磨；②称量空坩埚和装有试样的坩埚的质量；③加热；④冷却；⑤称量；⑥重复③至⑤的操作，直到连续两次称量的质量差不超过0.001g为止；⑦根据实验数据计算硫酸铜晶体里结晶水的含量。
请回答下列问题：
（1）现有坩埚、坩埚钳、三脚架、泥三角、玻璃棒、干燥器、药匙、硫酸铜晶体样品等实验用品，进行该实验时，缺少的实验用品是__________________________________________________________
（2）该实验中哪一步骤需要使用干燥器?
使用干燥器的目的是什么?
___________________________________________________________________________
（3）实验步骤⑥的目的是__________________________________________________________
（4）若操作正确而实验测得的硫酸铜晶体中结晶水的含量偏低，其原因可能有（填入选项的编号）。
（A）被测样品中含有加热不挥发的杂质（B）被测样品中含有加热易挥发的杂质
（C）实验前被测样品已有部分失水（D）加热前所用的坩埚未完全干燥
5．某化学实验小组欲制取氧化铜并验证氧化铜能加快氯酸钾的分解，进行了如下实验：
（1）制取氧化铜
a．称取2gCuSO4·5H2O在（填仪器）中研细后倒入烧杯，加10mL蒸馏水溶解。
b．向上述CuSO4溶液中逐滴加入NaOH溶液，立即产生蓝色沉淀，继续滴加，直到不再产生沉淀，然后将所得混合物转移到（填仪器）中，加热至沉淀全部变为黑色，停止加热。
c．将步骤b．所得混合物过滤，洗涤，晾干后研细备用。
回答下列问题：
（1）填空。
（2）上述实验步骤中需要使用玻璃棒的是（填实验序号）。
（3）步骤c中洗涤沉淀的操作是_______________________________________________________。
（Ⅱ）该小组同学从资料中得知氧化铜也能催化分解氯酸钾。
他们为了比较氧化铜和二氧化锰的催化效果，设计用如左上图所示装置进行实验，实验时均以生成25mL，气体为准，其他可能影响实验的因素均已控制，
相关数据见下表：
实验序号
KClO3质量
其他物质质量
待测数据
d
1.2g
无其他物质
e
1.2g
CuO0.5g
f
1.2g
MnO20.5g
回答下列问题：
（1）上述实验中的“待测数据”指__________________________________________________________
（2）若e、f中待测数据分别为10和7（单位相同），则___________（填写化学式）催化效果好。
（3）为探究CuO在实验e中是否起催化作用，需补做如下实验（无需写出具体操作）：
a．__________________________________________________________________
b．验证CuO的化学性质没有改变。
6．无水氯化铝是白色晶体，易吸收水分，在178℃升华。
装有无水氯化铝的试剂瓶久置潮湿空气中，会自动爆炸并产生大量白雾。
氯化铝常作为有机合成和石油工业的催化剂。
并用于处理润滑油等。
工业上由金属铝和氯气作用或由无水氯化氢气体与熔融金属铝作用而制得。
某课外兴趣小组在实验室里，通过下图的装置制取少量纯净的无水氯化铝。
（1）开始实验时，不能先点燃A装置的酒精灯后打开分液漏斗的活塞，将适量浓硫酸注入烧瓶里，其理由
是________________________________________________。
（2）A装置中发生反应的化学方程式为_________________________________。
（3）在E处可收集到纯净的氯化铝。
其原因是_________________________________。
（4）从A装置导出的气体若不经过B、C装置而直接进入D管，将对实验产生的不良后果是___________
________________________________________________________________________________。
（5）F装置所起的作用有_________________________________。
（6）无水氯化铝在潮湿空气中，会产生大量白雾，有关反应的化学方程式为____________________。
7．某学生做测定硫酸铜晶体中结晶水含量的实验，试回答下列问题。
（1）从下列仪器中选出所需仪器：
_________________。
（A）天平（B）研钵（C）试管夹（D）酒精灯（E）蒸发皿（F）玻璃棒（G）瓷坩埚（H）干燥器（I）石棉网（J）三脚架
除上述所选仪器外，还需要的仪器是_________________________________。
（2）实验测得数据：
实验次数
加热前
加热后
W1（瓷坩埚）（g）
W2（瓷坩埚和硫酸铜晶体）（g）
W3（瓷坩埚和无水硫酸铜）（g）
（1）
5.412
7.913
6.845
（2）
5.412
7.954
6.921
①写出结晶水含量z％的计算公式（用W1，、W2、W3表示）：
x％=_________。
②测出结果：
第
（1）次x％________，第
（2）次x％________，平均值x％______。
理论值为________，测得结果________（填“偏大”或“偏小”）。
‘
③从下列分析中得知该学生产生误差的原因可能是________。
（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0.1g）
（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
8．下列使用托盘天平的操作中，错误的是（）
（A）称量时，左盘放被称物质，右盘放砝码
（B）托盘天平可称至0.01g
（C）称量前要先调节天平零点
（D）调零后，托盘天平指针左右摆动的幅度相同时可认为达到平衡
9．以下胆矾中结晶水含量的测定操作中，正确的是（）
（A）加热胆矾晶体，开始用小火，后逐渐加大用大火加热
（B）加热、冷却、称量重复两次即是恒重操作
（C）加热后的冷却必须放在干燥器中
（D）加热时发现晶体爆溅出坩埚，则估计再加一些
10．下列实验操作正确的是（）
（A）配制100g10％的硫酸铜溶液时，称取10g硫酸铜晶体溶解于90g水中
（B）测定硫酸铜晶体中结晶水含量时，须用小火缓慢加热，同时用玻璃棒轻轻搅拌硫酸铜晶体，防止晶体飞溅
（C）为检验酸性溶液中的Cl-和SO42-，要先加硝酸银溶液，滤去沉淀后加硝酸钡溶液
（D）配制一定物质的量浓度的硫酸溶液时，应将量取好的浓硫酸先放入烧杯中，然后加水稀释
11．测定硫酸铜晶体中结晶水含量时，需要准确称量的有：
（1）称取______质量。
（2）称取_______质量。
（3）称取______质量。
实验时，慢慢加热，使晶体中的结晶水______失去，但不能使温度______，以免硫酸铜________，使测定结果_________（填“偏大”或“偏小”）。
12．明矾是一种硫酸盐的结晶水合物，化学式为KAI（SO4）2·xH2O，称取4.780g明矾晶体，加热后得无水盐2.630g，试计算确定化学式中x=____________。
13．有一含NaCl、Na2CO3·10H2O和NaHCO3的混合物，某同学设计如下实验，通过测量反应前后C、D装置质量的变化，测定该混合物中各组分的质量分数。
（1）加热前通人空气的目的是_____________________，操作方法为______________________________
________________________________________________________________________________；
（2）装置A、C、D中盛放的试剂分别为A________；C________；D____________；
（3）若将A装置换成盛放NaOH溶液的洗气瓶，则测得的NaCl含量将______（填“偏高”、“偏低”或“无影响”，下同）；若B中反应管右侧有水蒸气冷凝，则测定结果中NaHCO3的含量将___________；若撤去E装置，则测得Na2CO3·10H2O的含量______________________________；
（4）若样品质量为wg，反应后C、D增加的质量分别为m1g、m2g，由此可知混合物中NaHCO3质量分数为________________________（用含w、m1、m2的代数式表示）。
14．为测定某铜粉和炭粉混合物中铜的质量分数，某学生设计了如下图所示的实验装置完成上述课题。
其中C中盛放试样，B中盛放二氧化锰，A中放过氧化氢溶液，D是盛有碱石灰的干燥管，E中盛有浓硫酸。
要求：
完成以下实验报告，并回答有关设计的问题。
（1）实验目的：
__________________________________________________________________________________
（2）测定原理：
__________________________________________________________________________________
（3）实验用品：
仪器：
__________________________________________________________________________
试剂：
__________________________________________________________________________
（4）实验步骤、现象和记录：
实验步骤
现象
有关化学方程式
在C中加入试样Wg。
D中装入试剂后称量为m1g。
连接好仪器并进行气密性检查
打开A的活塞，慢慢滴加液体
对C进行加热，当C中试样充分反应后关闭A的活塞，停止加热
冷却后，称量D的质量为m2g
（5）计算：
试样中铜的质量分数：
（用合W、m1、m2的代数式表示）。
（6）误差分析：
即使C中反应完全，D中吸收完全，铜的质量分数总是偏小。
从装置设计上找原因。
可能是
。
（7）设计改进建议：
。
15．纯碱是碳酸纳结晶水合物，化学式是Na2CO3·xH2O，称取14.30g块状纯碱，使其完全失水，
得到5.30g无水碳酸钠。
试计算确定x值。
四、思维误区点拨
本节知识在理解运用中常见错误是：
1．不能正确进行实验操作。
2．不能正确分析实验误差。
16．某硫酸铜晶体的样品，其结晶水含量的测定值明显偏小，产生该实验结果的原因可能是（]
（A）原样品未彻底干燥
（B）坩埚上含有加热不分解的杂质
（C）原样品中含有少量硫酸镁晶体（MgSO4·7H2O）
（D）原样品中含有少量硫酸钠固体
五、解决疑难问题
1．测定硫酸铜晶体里结晶水含量的实验中。
避免误差的操作分析
（1）加热前，一定要把CuSO4·5H2O表面的水用滤纸吸干，以减少误差；还要研碎，以防止加热时CuSO4·5H2O晶体发生崩溅。
加热时，要严格控制温度，不能过高，因为高温下CuSO4会发生下列反应，影响实验结果。
2CuSO4
CuSO4·CuO+SO3↑
CuSO4·CuO
2CuO+SO3↑
（2）脱水后的白色CuSO4粉末和坩埚最好放在干燥器里进行冷却，因为CuSO4具有很强的吸湿性，在空气（特别是湿度较大时）中放置一段时间就会重新吸水，形成水合物。
如果没有干燥器，冷却时坩埚要加盖（坩埚盖要预热），或稍降温后盖一张厚纸片。
冷却后的称量操作要快。
2．重量法—一物质分析的一种基本方法
在化学定量测定中，通过测定物质变化前后的质量得到某纯物质的组成或混合物某种成分的含量的方法叫重量法。
重量法的测量工具是天平。
化学史上，天平的使用使科学家们从定量的角度认识物质的组成或构成，促进化学的发展。
胆矾中结晶水含量的测定就是重量法。
重量法还广泛应用于测定混合物体系的成分。
17．测定某种工业用纯碱（杂质为氯化钠）中碳酸钠的质量分数。
设计的操作流程如下：
回答下列问题：
（1）写出有关的化学方程式____________________________________________________；
（2）称量Ⅱ的固体是（写物质名称）；
（3）洗涤沉淀是除去吸附在沉淀上离子；
（4）在实验中怎样控制加入适量的氯化钙溶液?
（5）试样的质量为m1g，称量Ⅱ的质量为m2g，试写出纯碱中碳酸钠质量分数的表达式____________
______________________________________________________________________________
六、趣味阅读
什么是离子水
简单地说：
失去电子或得到电子的原子和分子称离子。
水在电离时会产生水合离子，我们称这种水为离子水。
离子水可分为正离子水和负离子水，负离子水亦称饮用离子水，正离子水亦称美容（消炎）离子水。
无论是正离子水还是负离子水，其本质还是水，除了电子得失外不添加任何物质。
离子水在使用过程中会因与空气或其他物质接触逐渐（还原）成为普通水。
离子水是通过电离产生的，其过程为普通自来水经过净化进入高效电离槽，使水发生电离，并通过高科技手段将正负离子水分离。
其源于自然，高于自然。
离子水和普通水相比，其渗透压（强弱）、分子团（大小），溶解度（大小）、电导率（高低）、pH（大小）、表面张力、密度、热导率、含氧量等都不尽相同。
因此离子水的活性比普通水（含矿泉水、纯净水）强的多。
七、课后作业
1．胆矾中结晶水含量测定的实验，不必使用的仪器是（）
（A）坩埚（B）天平（C）干燥器（D）量筒
2．以下关于坩埚的使用，错误的是（）
（A）加热时，应把坩埚放在泥三角上（B）取放、移动坩埚时应使用坩埚钳
（C）坩埚加热时，要盖住坩埚盖不留空隙（D）热的坩埚放在桌面上应垫有石棉网
3．在胆矾晶体中结晶水含量测定中，必须用天平测定的质量是（）
①胆矾的质量②无水CuSO4的质量③瓷坩埚的质量④结晶水的质量⑤瓷坩埚+胆矾的质量⑥瓷坩埚+无水CuSO4的质量
（A）①和②（B）①和④（C）③、⑤和⑥（D）①、⑤和⑥
4．取某结晶水合物（A·nH2O）pg，加热使结晶水全部失去后，质量变为qg，由此可以得知该结晶水合物的相对分子质量为（）
5．现有下列几种结晶水合物，它们各自能否用测定硫酸铜晶体中结晶水的方法来测定结晶水含量?
对不行的
说明理由。
（1）Na2SO4·10H2O__________________________________________________________________
（2）MgSO4·7H2O__________________________________________________________________
（3）FeSO4·7H2O__________________________________________________________________
6．为了保证硫酸铜晶体中结晶水含量测定的准确性，必须要有纯净的、干燥的硫酸铜晶体。
若某硫酸铜晶体含有少量硫酸钠的杂质，回答：
（1）用未提纯的该样品测定，结晶水含量是________（填“偏大”、“偏小”或“无影响”）。
（2）为了提纯该硫酸铜晶体，可以进行以下操作：
①加适量水，加热，配成温度较高的接近饱和的溶液。
⑦，过滤，杂质硫酸钠在里。
③将过滤出的晶体用少量蒸馏水洗涤，其作用是_____________________________。
④再将晶体在室温下干燥。
7．氢氧化钡是一种使用广泛的化学试剂，某课外小组通过
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