第十一章 学案52 实验数据的处理分析

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分子质量之比为120。某研究性学习小组的同学欲利用下列仪器测定TMB的分子式。其主要过程为在足量氧气流中将4.80 g TMB样品氧化(氮元素转化为N2)，再利用吸收剂分别吸收水蒸气和CO2。请从图中选择适当的装置(装置符合气密性要求，加热装置等已略去，其他用品可自选)。

(1)将所选用的仪器(可重复选用，C、D之间及D后的空栏不一定表示只有一栏)连接顺序由上到下依次填入下表，并写出该仪器中应加入的试剂的名称及作用。 选用的仪器 加入试剂 加入试剂的作用 C H2O2溶液与MnO2 产生氧气 D CuO粉末 将可能生成的CO 转化为CO2 (2)实验后称得A及以后的装置(均用A装置并假设每次吸收均是完全的)质量依次增加3.60 g、14.08 g、0.14 g，则TMB的分子式为__________________________。

－

2．某研究性学习小组的同学进行了如下的实验探究，将适量1.00 mol·L1 CuSO4溶液和

－

2.00 mol·L1 NaOH溶液混合，过滤后得到一种浅绿色碱式盐沉淀A[aCu(OH)2·bCuSO4]。将9.08 g A隔绝空气在1 000 ℃以上加强热，得到了5.76 g红色固体B，同时得到x mol的混合气体；再将5.76 g B溶于稀硫酸得到2.56 g另一种红色固体C(已知铜的化合价有＋1和＋2)。

＋

(1)甲同学认为A中含有杂质Na，作出此判断的理由是

________________________________________________________________________， 验证此判断正确的方法是

________________________________________________________________________， 除去此杂质的方法是

________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)B与稀硫酸反应的离子方程式为

________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)通过计算确定A的组成为

________________________________________________________________________。 (4)x的取值范围：____________。

3．已知某固体混合物可能含有镁、铝、铁、硅、二氧化硅中的几种或全部，为确定其组成，某研究性学习小组的同学取17.1 g固体混合物进行如下实验：

(1)甲同学认为，由红褐色固体C知，混合物中一定存在__________，由固体B知一定存在______________，但肯定不存在____________，其他物质是否存在无法确定。

(2)乙同学认为，仅由上述信息，可以完全确定上述五种物质是否存在，则乙同学确定甲同学推断外的其他物质的过程是

________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)反应③的离子方程式为

________________________________________________________________________

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________________________________________________________________________， 反应④的化学方程式为

________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

－－

4．某实验小组用0.50 mol·L1 NaOH溶液和0.50 mol·L1硫酸溶液反应，进行中和热的测定。

－

Ⅰ.配制0.50 mol·L1 NaOH溶液。

(1)若实验中大约要使用245 mL NaOH溶液，至少需要称量NaOH固体________g。 (2)从表中选择称量NaOH固体所需要的仪器是(填字母)________。

名称 仪器 序号 托盘天平(带砝码) 小烧杯 坩埚钳 玻璃棒 药匙 量筒 Ⅱ.测定稀硫酸和稀氢氧化钠中和热的实验装置如图所示。 e f c d a b (1)写出该反应的热化学方程式(中和热为57.3 kJ·mol)：

________________________________________________________________________。 (2)取50 mL NaOH溶液和30 mL硫酸溶液进行实验，实验数据如表所示。 ①请填写表中的空白： 起始温度t1/℃ 终止 温度 温度温度差平均值(t2－t1)/℃ 平均实验次数 H2SO4 NaOH t2/℃ 值 1 26.2 26.0 26.1 30.1 30.1 2 27.0 27.4 27.2 33.3 33.3 3 25.9 25.9 25.9 29.8 29.8 4 26.4 26.2 26.3 30.4 30.4 －1－1－②近似认为0.50 mol·L NaOH溶液和0.50 mol·L硫酸溶液的密度都是1 g·cm3，中和－－

后生成溶液的比热容c＝4.18 J·g1·℃1。则中和热ΔH＝__________(取小数点后一位)。

－

③上述实验结果与57.3 kJ·mol1有偏差，产生偏差的原因可能是(填字母)______。 a．实验装置保温、隔热效果差

b．用量筒量取NaOH溶液的体积时仰视读数 c．分多次把NaOH溶液倒入盛有硫酸的小烧杯中

d．用温度计测定NaOH溶液起始温度后直接测定H2SO4溶液的温度

5．在0 ℃、1.01×105 Pa时进行下列实验：甲、乙、丙三组实验各取30.0 mL同浓度的盐酸，加入同一种镁铝合金粉末产生气体，有关数据列表如下。试求：

－1

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实验序号 甲 乙 丙 510 765 918 合金质量(mg) 560 672 672 气体体积(mL) (1)盐酸的物质的量浓度是多少？

(2)合金中各成分的质量分数。

(3)在丙组实验之后，若剩余合金中的铝粉恰好完全溶解，还需向容器中加入1.00 mol·L－1

的NaOH溶液________ mL。(设剩余合金与原合金成分相同)

学案52 实验数据的处理分析

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1．(1)回收NaHSO4

(2)下 分液漏斗上口塞子未打开 (3)①0.32 ②甲苯硝化主要得到对硝基甲苯和邻硝基甲苯 ③在硝化产物中对硝基甲苯比例提高 催化剂用量少且能循环使用

解析 本题主要考察的是物质的性质和制备，同时考查了数据的处理与分析能力，能够迅速在表中提取到有用信息，利用信息解决有关问题的能力。(1)NaHSO4在该反应中作为催化剂，因此反应后过滤的目的是为了回收NaHSO4。(2)该反应是以CCl4作为有机溶剂，CCl4的密度比水大，故有机层在下层；分液漏斗里的液体放不下来，除了分液漏斗堵塞，还有可能是分液漏斗上口活塞未打开。(3)①从题给数据分析，当催化剂与甲苯的比例为0.32时，总产率最高且对硝基甲苯的含量最高；②从题给数据可以看出，无论以何种比例反应，产物中的主要成分主要是对硝基甲苯和邻硝基甲苯；③用NaHSO4作催化剂的优点是在硝化物中对硝基甲苯的比例提高，同时催化剂用量少且能循环使用。

＋＋＋

2．(1)漂白液 将Fe2氧化成Fe3 (2)NaOH 将除Mg2以外的各种杂质金属离子都生成相应的氢氧化物沉淀，以便过滤除去 (3)MgCO3＋H2O=====Mg(OH)2↓＋CO2↑

＋＋＋

解析 从表1可以看出，加入烧碱控制pH＝9.8时即可除去Fe2、Fe3、Mn2，此时＋

Mg2也会因生成部分Mg(OH)2而进入沉淀中，但因卤块价格低，损失不大，这样做可以保证

＋＋

产品的纯度。为将Fe2氧化成Fe3，可采用漂白液或H2O2，从价格上看，前者比后者便宜得多，故应选漂白液。

氯化镁制成氧化镁有两条路线：

烧碱路线：MgCl2――→Mg(OH)2――→MgO

纯碱路线：MgCl2――→MgCO3――→MgO

烧碱路线不可取，因为烧碱比纯碱的价格高，生成的中间产物Mg(OH)2是胶状沉淀，会造成过滤困难。

纯碱价格低，生成的中间产物MgCO3呈粗颗粒状，易过滤，它在水中经一定时间加热后会有一部分水解，生成CO2。CO2的产生可使沉淀变得疏松，灼烧沉淀后可得到轻质MgO。

3．(1)温度 实验3和实验4 (2)AC (3)硫酸的浓度和催化剂(或压强) (4)2.4 9.9 解析 (1)实验1与实验2的条件只有温度不同，故可表明温度对化学反应速率有影响，同样可知实验3与实验4的反应条件也是温度不同。(2)其他条件相同时，锌采用粉末状比采用颗粒状的反应速率快，故对比实验3、5的数据可知t1＜70；因实验1、2采用锌的质量相同且全部溶解在稀硫酸中，故生成的硫酸锌等量，即m1＝m2；由实验8、10的数据可知，在加入8.0 g Zn时，稀硫酸已经耗尽，故m6＝19.3；实验5中加入锌的质量小于实验8的，随着反应的进行，硫酸浓度变小，反应速率变慢，故t1＜t4。(3)本实验还可以研究硫酸的浓度、催化剂(或压强)等对反应速率的影响。(4)由稀硫酸耗尽时产生硫酸锌的质量可求出50.0 mL

－

稀硫酸中含有n(H2SO4)≈0.12 mol，故c(H2SO4)＝2.4 mol·L1；实验6中稀硫酸未耗尽，故可由4.0 g Zn(全部转化为ZnSO4)求出m5＝4×161/65≈9.9。

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＋Na2CO3

灼烧

＋NaOH

灼烧

煮沸

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1．(1)关闭活塞，微热反应管，试管A中有气泡冒出，停止加热。冷却后若末端导管中水柱上升且高度保持不变，说明装置气密性良好

(2)防止空气中的氧气通过末端导管进入实验装置，氧化单质钙，生成氧化钙，引入杂质 (3)熄灭酒精灯，待反应管冷却至室温，停止通入氮气，并关闭活塞 (4)①2.80 ②x＜3，产物中生成了CaO

解析 (2)要保证整个装置不能混入其他气体；(3)一定要使玻璃管冷却后再停止通入氮气流；(4)要确定x值必须求出钙和氮的原子个数比，根据题目所给的数据可做如下计算①m(Ca)

0.280.07

＝(15.08－14.90) g＝0.28 g，m(N)＝(15.15－15.08) g＝0.07 g，则n(Ca)∶n(N)＝∶＝4014

14

7∶5，则x＝；②若通入的N2中混有少量O2，则产物中就有可能混有了CaO，而Ca3N2

5

中钙的质量分数为 81.08%，CaO中钙的质量分数为71.43%，所以产物中混有了CaO会导致钙的质量分数减小，x的值偏小。

2．(1) －－c/103mol·L1 实验 T/K pH 实验目的 H2O2 Fe2＋ 编号 ① 313 3 6.0 0.30 ② 探究溶液的pH对降解反应速率 ③ 的影响 －(2)8.0×106 (3)过氧化氢在温度过高时迅速分解

(4)反应速率趋向于零(或该降解反应趋于停止)

(5)将所取样品迅速加入到一定量的NaOH溶液中，使pH约为10(或将所取样品骤冷等其他合理答案均可)

解析 (1)实验①是参照实验，所以与实验①相比，实验②和③只能改变一个条件，这样才能起到对比实验的目的。实验②是探究温度对反应速率的影响，则T＝313 K，pH＝3，c(H2O2)

－1－12＋

＝6.0 mol·L，c(Fe)＝0.30 mol·L；实验③显然是探究pH的大小对反应速率的影响；(2)

－－－

在50～150s内，Δc(p-CP)＝0.8 mol·L1，则v(p-CP)＝0.08 mol·L1·s1；(3)温度过高时，H2O2

分解，c(H2O2)浓度减小，导致反应速率减小；(4)从图中看出，pH＝10时，c(p-CP)不变，即

反应速率为零，说明碱性条件下，有机物p-CP不能降解；(5)从第(4)题可以得出，在反应液

中加入NaOH溶液，使溶液的pH迅速增大，反应停止。

热点集训 1．(1) 选用的 加入试剂 加入试剂的作用 仪器 H2O2溶液C 产生氧气 与MnO2 B 浓H2SO4 干燥氧气 D TMB 将TMB氧化成CO2、H2O和N2 D CuO粉末 将可能生成的CO转化为CO2 A CaCl2 吸收水分 A 碱石灰 吸收CO2 防止空气中的CO2和H2O进入装A 碱石灰 置中 (2)C16H20N2 解析 (1)TMB氧化后得到CO2、H2O、N2，再利用吸收剂分别吸收H2O和CO2，以确定一定量的TMB中所含碳、氢原子数目。实验中必须确保碳元素全部转化为CO2，因此在用氧气氧化后再使用氧化铜作保障；为防止氧气产生时所带水蒸气的影响，要先用浓硫酸对氧气进行干燥。(2)因A中吸收剂只有固体，应选用无水CaCl2或P2O5吸收水，然后再用碱石灰吸收CO2，因此装置质量增加的3.60 g为水、14.08 g为CO2、0.14 g为吸收空气中的CO2、