策略22 定量實(shí)驗(yàn)的分析技巧
金點(diǎn)子：
中學(xué)化學(xué)中的定量實(shí)驗(yàn)主要包括：溶解度的測(cè)定、物質(zhì)的量濃度溶液的配制、酸堿中和滴定、硫酸銅晶體中結(jié)晶水含量的測(cè)定、中和熱的測(cè)定。
此類試題的題型主要有：定量?jī)x器的選擇、定量?jī)x器的使用方法和要求的判斷、定量實(shí)驗(yàn)步驟的確定、誤差分析、實(shí)驗(yàn)結(jié)果的計(jì)算等。值得注意的是，高考試卷中的定量分析試題巳不再局限于中學(xué)化學(xué)中常見的定量實(shí)驗(yàn)，有些試題巳擴(kuò)展至利用中學(xué)化學(xué)中的定量?jī)x器完成一些特定的實(shí)驗(yàn)。
在解答定量實(shí)驗(yàn)試題時(shí)，常用的方法技巧有：①儀器使用要求比對(duì)。即將題中的要求與儀器的要求進(jìn)行比較獲解。②實(shí)驗(yàn)儀器比較選擇。即根據(jù)實(shí)驗(yàn)操作，從儀器的使用要求上去選擇儀器。③實(shí)驗(yàn)操作比較判斷。即將題中的操作敘述與實(shí)驗(yàn)的要求比較，以確定操作的正誤。④變量法誤差分析，即在誤差分析時(shí)，通過找出一個(gè)變量(如中和滴定時(shí)的滴定管的讀數(shù))來分析實(shí)驗(yàn)過程中的誤差。
經(jīng)典題：
例題1：（1992年三南高考）用已知濃度的鹽酸滴定未知濃度的NaOH溶液時(shí),下列操作中正確的是
A．酸式滴定管用蒸餾水洗凈后,直接加入已知濃度的鹽酸
B．錐形瓶用蒸餾水洗凈后,直接加入一定體積的未知濃度的NaOH溶液
C．滴定時(shí),沒有逐出滴定管下口的氣泡
D．讀數(shù)時(shí),視線與滴定管內(nèi)液體的凹液面最低處保持水平
方法：從實(shí)驗(yàn)要求出發(fā)，分析題中操作的正誤。
捷徑：A項(xiàng)中，酸式滴定管用蒸餾水洗凈后,直接加入已知濃度的鹽酸，會(huì)造成滴定管內(nèi)溶液的濃度低于已知濃度的鹽酸，錯(cuò)誤。C項(xiàng)中，滴定時(shí),沒有逐出滴定管下口的氣泡，而在滴定過程中氣泡會(huì)排出，以此造成滴定管的讀數(shù)會(huì)變大。BD操作正確。
總結(jié)：此題要求考生從定量?jī)x器的使用和滴定原理去分析。
例題2：（2001年全國(guó)高考）用已知濃度的NaOH溶液測(cè)定某H2SO4溶液的濃度，參考右圖，從下表中選出正確選項(xiàng) ?。?nbsp;
A
B
C
D
方法：根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求選擇：錐形瓶及滴定管中的溶液、指示劑、滴定管。
捷徑：強(qiáng)酸和強(qiáng)堿中和反應(yīng)時(shí)既可以用甲基橙作指示劑，也可以用酚酞作指示劑，而石蕊一般不用作中和滴定的指示劑。中和滴定時(shí)，滴定管內(nèi)盛酸時(shí)應(yīng)用酸式滴定管（酸式滴定管有玻璃活栓，堿式滴定管有膠皮管）其中甲為酸式滴定管。所以C、D正確。
總結(jié)：由于石蕊試液遇酸或堿顏色變化不明顯，所以石蕊不能作中和滴定的指示劑。
例題3：（1995年上海高考）某學(xué)生中和滴定實(shí)驗(yàn)的過程如下：（a）取一支堿式滴定管，（b）用蒸餾水洗凈，（c）即加入待測(cè)的NaOH溶液，（d）記錄液面刻度讀數(shù)，（e）用酸式滴定管精確放出一定量標(biāo)準(zhǔn)酸液，（f）置于未經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)酸液潤(rùn)洗的潔凈錐形瓶中，（g）加入適量蒸餾水，（h）加入酚酞試液2滴，（I）滴定時(shí)，邊滴邊振蕩，（j）邊注視滴定管內(nèi)液面變化，（k）當(dāng)小心滴到溶液由無色變成粉紅色時(shí)，即停止滴定。（1）記錄液面刻度讀數(shù)。（m）根據(jù)滴定管的兩次讀數(shù)得NaOH溶液的體積為22mL。指出上述實(shí)驗(yàn)過程中的錯(cuò)誤之處（用編號(hào)表示）
方法：根據(jù)中和滴定實(shí)驗(yàn)的要求去分析。
捷徑：（ｃ）過程中，應(yīng)用待測(cè)ＮaOＨ溶液潤(rùn)洗滴定管后，再裝液體。（ｊ）過程中，滴定時(shí)應(yīng)注視錐形瓶?jī)?nèi)液體的顏色變化以及滴定的速度。（ｋ）過程中，滴定終點(diǎn)應(yīng)為溶液變成粉紅色，且半分鐘內(nèi)不褪色。（ｍ）過程中，體積的讀數(shù)應(yīng)讀到小數(shù)點(diǎn)后兩位如22.00mL。其余正確。以此實(shí)驗(yàn)過程中的錯(cuò)誤之處有（c）（j）（ｋ）（ｍ）。
總結(jié)：（c）過程中，滴定管潤(rùn)洗后，再加入NaOH溶液的步驟很多。題中沒有詳細(xì)敘述，考生在分析時(shí)要注意。
例題4 ：(1999年全國(guó)高考)圖1表示10mL量筒中液面的位置，A與B,B與C刻度間相差1mL,如果刻度A為4，量筒中液體的體積是________mL。
（2）圖II表示50mL滴定管中液面的位置，如果液面處的讀數(shù)是a，則滴定管中液體的體積是（填代號(hào)）______________。
A． amL B．（50-a）mL
C．一定大于amL D．一定大于（50-a）mL
方法：根據(jù)實(shí)驗(yàn)儀器的實(shí)際和精確度分析。
捷徑：（1）量筒的精確度為0.1mL，且讀數(shù)從下到上逐漸增大，以此得量簡(jiǎn)中液體的體積是3.2 mL。
?。?）滴定管的精確度為0.01mL，且讀數(shù)從上到下逐漸增大，50mL滴定管中液面處的讀數(shù)是a，則表示滴定管中刻度部分的液體體積為(50-a)mL，而滴定管中液體的體積應(yīng)包括有刻度和無刻度兩部分，因此滴定管中液體的體積一定大于（50-a）mL。選D?！ ?br>總結(jié)：量筒的刻度值自下向上逐漸增大，而滴定管的刻度值自上向下逐漸增大。
例題5 ：(2001年全國(guó)高考)某學(xué)生利用氯酸鉀分解制氧氣的反應(yīng)，測(cè)定氧氣的摩爾質(zhì)量。實(shí)驗(yàn)步驟如下：
①把適量的氯酸鉀粉末和少量二氧化錳粉末混合均勻，放入干燥的試管中，準(zhǔn)確稱量，質(zhì)量為ag。
②裝好實(shí)驗(yàn)裝置。
③檢查裝置氣密性。
④加熱，開始反應(yīng)，直到產(chǎn)生一定量的氣體。
⑤停止加熱（如圖，導(dǎo)管出口高于液面）。
⑥測(cè)量收集到氣體的體積。
⑦準(zhǔn)確稱量試管和殘留物的質(zhì)量為bg。
⑧測(cè)量實(shí)驗(yàn)室的溫度。
⑨把殘留物倒入指定的容器中，洗凈儀器，放回原處，把實(shí)驗(yàn)桌面收拾干凈。
⑩處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，求出氧氣的摩爾質(zhì)量。
回答下列問題：
⑴如何檢查裝置的氣密性？
（2）以下是測(cè)量收集到氣體體積必須包括的幾個(gè)步驟；①調(diào)整量簡(jiǎn)內(nèi)外液面高度使之相同；②使試管和量筒內(nèi)的氣體都冷卻至室溫；③讀取量簡(jiǎn)內(nèi)氣體的體積。這三步操作的正確順序是：
（3）測(cè)量收集到氣體體積時(shí)，如何使量簡(jiǎn)內(nèi)外液面的高度相同？
（4）如果實(shí)驗(yàn)中得到的氧氣體積是cL（25℃、1.0×105Pa）的，水蒸氣的影響忽略不計(jì)，氧氣的摩爾質(zhì)量的計(jì)算式為（含a、b、c，不必化簡(jiǎn)）：
M(O2)=
方法：通過實(shí)驗(yàn)裝置、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行綜合分析。
捷徑：（1）將導(dǎo)管的出口浸入水槽的水中，手握住試管，有氣泡從導(dǎo)管口逸出，放開手后，有少量水進(jìn)入導(dǎo)管，表明裝置不漏氣。
（2）實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖蔷_測(cè)量量筒內(nèi)氣體的體積。所以要做到：①溫度與室溫相同；②量筒內(nèi)外的液面必須相平，這樣保證量筒內(nèi)氣體的壓強(qiáng)與外界大氣壓相等。滿足這兩點(diǎn)后才能讀取量筒內(nèi)氣體的體積。其操作順序?yàn)椋孩冖佗邸?br>（3）使量筒內(nèi)外液面的高度相同可采用慢慢將量筒下降的方法。
（4）根據(jù)反應(yīng)方程式：2KClO3
是放出氧氣的質(zhì)量。即（a—b）g，
設(shè)所求O2摩爾質(zhì)量為Mg·mol—1，則n（O2）=
再將c L氣體轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)狀況時(shí)的體積
n（O2）=
例題6 ：（1991年三南高考）根據(jù)實(shí)驗(yàn)室中測(cè)定硫酸銅晶體結(jié)晶水含量的實(shí)驗(yàn),填寫下列空白.
(1)從下列儀器選出所需儀器(用標(biāo)號(hào)字母填寫)
(A)托盤天平(帶砝碼)、(B)研缽、(C)試管夾、(D)酒精燈、(E)蒸發(fā)皿、(F)玻璃棒、(G)坩堝、(H)干燥器、(I)石棉網(wǎng)、(J)三腳架
除上述儀器外,還需要的儀器是
(2)某學(xué)生實(shí)驗(yàn)后得到以下數(shù)據(jù)：
請(qǐng)寫出結(jié)晶水含量(x%)的計(jì)算公式(用W1、W2、W3表示)
x%=
從下列分析中選出該學(xué)生產(chǎn)生實(shí)驗(yàn)誤差的原因可能是(填寫字母)
A．加熱前稱量時(shí)容器未完全干燥;
B．最后兩次加熱后的質(zhì)量相差較大(大于0.1克);
C．加熱后容器未放入干燥器中冷卻;
D．加熱過程中晶體有少量濺失.
方法：通過實(shí)驗(yàn)要求、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行綜合分析。
捷徑：(1) 從實(shí)驗(yàn)室中測(cè)定硫酸銅晶體結(jié)晶水含量的實(shí)驗(yàn)要求，可選出所需的儀器為：A、B、D、F、G、H、J。除題中儀器外，還需要的儀器為：坩堝鉗、泥三角、藥匙。
(2)
將該生的測(cè)定結(jié)果代入上述公式，并將求算的結(jié)果與膽礬中結(jié)晶水的實(shí)際含量作比較得該生的測(cè)定結(jié)果偏高。分析其原因可能為A、D兩項(xiàng)。
總結(jié)：解答此題，要求考生能正確把握實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)操作，如果未做過該實(shí)驗(yàn)，想回答完整是比較困難的。
金鑰匙：
例題1：用中和滴定的方法測(cè)定NaOH和Na2CO3的混合液中NaOH含量時(shí)，可先在混合液中加入過量的BaCl2溶液，使Na2CO3完全變?yōu)锽aCO3沉淀，然后用鹽酸標(biāo)準(zhǔn)液滴定（用酚酞作指示劑，其變色范圍為8～10），試回答：
(1) 滴定前是否需將BaCO3沉淀過濾除去？為什么？
(2)若用甲基橙作指示劑（其變色范圍為3.1～4.4），則測(cè)定的結(jié)果
方法：從滴定實(shí)驗(yàn)中指示劑的變色范圍去分析。
捷徑：（1）酚酞是在堿性范圍內(nèi)變色，而BaCO3只有在酸性溶液中才會(huì)溶解，所以在滴定前不需要將BaCO3沉淀濾去。
（2）甲基橙在酸性范圍內(nèi)變色，當(dāng)指示劑變色時(shí)，已有部分BaCO3與鹽酸反應(yīng)，則消耗鹽酸的量偏大，測(cè)定結(jié)果偏高。
總結(jié)：使用不同指示劑時(shí)，滴定終點(diǎn)不同，即同樣的反應(yīng)物之間的反應(yīng)可能有不同的產(chǎn)物生成。解題時(shí)，要注意指示劑的選擇和可能造成的影響。
例題2：用已知濃度的酸滴定未知濃度的堿溶液時(shí)，在實(shí)驗(yàn)過程中會(huì)導(dǎo)致測(cè)定結(jié)果偏低的操作是
①酸式滴定管用蒸餾水洗后，未用標(biāo)準(zhǔn)液潤(rùn)洗
②堿式滴定管用蒸餾水洗后，未用待測(cè)液潤(rùn)洗
③配制堿液時(shí)，稱量后固體吸濕
④滴定前酸式滴定管尖嘴部分有氣泡，而在滴定過程中氣泡被趕走
⑤滴定過程中，不慎將錐形瓶中溶液搖出少量于瓶外
⑥滴定前仰視讀數(shù)，滴定后俯視讀數(shù)
方法：當(dāng)酸堿恰好中和時(shí)，c標(biāo) V標(biāo) v待 = c待 V待 v標(biāo)（c、V、v分別表示濃度、溶液體積、化學(xué)方程式中酸或堿的化學(xué)計(jì)量數(shù)）。
所以，c待=
捷徑：①相當(dāng)于稀釋了標(biāo)準(zhǔn)溶液，耗V標(biāo)偏多，測(cè)定結(jié)果偏高；
②相當(dāng)于稀釋了待測(cè)溶液，使待測(cè)溶液中溶質(zhì)的物質(zhì)的量減少，滴定時(shí)耗V標(biāo)偏少，測(cè)定結(jié)果偏低；
③無影響；
④尖嘴處有氣泡，滴定時(shí)氣泡被趕光，說明耗V標(biāo)偏多，測(cè)定結(jié)果偏高；
⑤減少待測(cè)液中溶質(zhì)的物質(zhì)的量，耗V標(biāo)偏少，測(cè)定結(jié)果偏低；
⑥使V標(biāo)偏小，測(cè)定結(jié)果偏低。
以此測(cè)定結(jié)果偏低的操作是② ⑤ ⑥ 。
總結(jié)：中和滴定的誤差分析是經(jīng)常考查的重點(diǎn)內(nèi)容，由于c標(biāo)、V待、v待、v標(biāo)均為定值，所以c待的大小只取決于V標(biāo)的大小。引起V標(biāo)誤差的常有：（1）讀數(shù)，（2）儀器洗滌，（3）滴定管漏夜，（4）標(biāo)準(zhǔn)液不標(biāo)準(zhǔn)（如稱量、配量、混入雜質(zhì)等引起的），（5）指示劑用錯(cuò)，（6）待測(cè)液的量取等。部分同學(xué)在進(jìn)行中和滴定的誤差分析時(shí)，常不能抓住哪些量為定值，哪些量為可變值，導(dǎo)致判斷錯(cuò)誤。如①中，c標(biāo)降低，故有同學(xué)認(rèn)為c待偏低。
例題3：實(shí)驗(yàn)室為測(cè)定某工業(yè)廢水中的含酚（以苯酚為代表）量，進(jìn)行如下操作：
（1）
（2）
（3）
（4）
求：水中的含酚量（mg/L）。
方法：本題文字篇幅較大，涉及的反應(yīng)較多，但可通過列出各反應(yīng)物或生成物間的關(guān)系，將多步反應(yīng)化成一步進(jìn)行求解。
捷徑：運(yùn)算前先以Br2的物質(zhì)的量為中心將數(shù)種反應(yīng)物間的物質(zhì)的量關(guān)系理清。題中產(chǎn)生Br2的定量物質(zhì)是KBrO3。運(yùn)用化合價(jià)升降法配平得：KBrO3+ 5KBr + 6HCl = 3Br2 + 6KCl + 3H2O?？梢? mol KBrO3產(chǎn)生了3 mol Br2。
消耗Br2的物質(zhì)有苯酚和KI。1mol苯酚耗溴3 mol生成2，4，6 —三溴苯酚，另一部分Br2轉(zhuǎn)化成I2( Br2 +2KI=I2 + 2KBr )，I2再用Na2S2O3滴定，其結(jié)果相當(dāng)于每 mol Na2S2O3消耗Br2 0.5 mol。生成Br2與消耗Br2的量相等。
有關(guān)物質(zhì)的物質(zhì)的量之關(guān)系如下：
3n(KBrO3) = 3n(C6H6O)+ 0.5n(Na2S2O3)
代入具體數(shù)據(jù)計(jì)算（設(shè)100.00ml水樣中含苯酚x mol）：
3× (2.7833/167)× (15/1000) = 3x + 0.5×(7.8/1000)×0.1
解得x = 1.2 × 10-4（mol）。（式中167為KBrO3摩爾質(zhì)量的值）。
含酚量1.2×10-4mol×94g/mol×1000mL/L×10 = 112.8mg/L。
總結(jié)：該題的巧解在于通過多步反應(yīng)列出關(guān)系，否則計(jì)算將很繁雜。
例題4 ：實(shí)驗(yàn)室有一包 KCl和 AlCl3的固體混合物，通過以下實(shí)驗(yàn)可確定 KCl和AlCl3的質(zhì)量之比，試根據(jù)實(shí)驗(yàn)方法和主要步驟，回答有關(guān)問題：
（1）調(diào)整托盤天平的零點(diǎn)時(shí)，若指針偏向右邊，應(yīng)將右邊的螺絲向
（2）某學(xué)生用已知質(zhì)量為 y g的表面皿準(zhǔn)確稱取 Wg樣品，他在托盤天平的右盤上放上（W＋y）g的砝碼，在左盤的表面皿中放入樣品，此時(shí)指針稍偏右邊，該學(xué)生應(yīng)怎樣操作
（3）將樣品置于燒杯中加適量水溶解，滴入過量的A溶液，燒壞中有沉淀物，則A溶液的名稱是
（4）過濾，某學(xué)生欲用右圖裝置操作，錯(cuò)誤之處應(yīng)怎樣糾正？
（5）甲學(xué)生用水多次洗滌過濾所得沉淀物，然后使其干燥，得到固體純凈物C，質(zhì)量為W2g，C的名稱是
（6）乙學(xué)生將過濾所得濾液跟甲學(xué)生洗滌沉淀所得液體混合，然后蒸干溶劑，再充分加熱，最后得到純凈KCl固體W1g，則原混合物中KCl與AlCl3的質(zhì)量之比的計(jì)算式為
方法：根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求分析題示中所給出的各項(xiàng)內(nèi)容。
捷徑：通過整體分析得結(jié)果為：（1）左；（2）往左盤表面皿上慢慢加少量樣品，使指針指向標(biāo)尺中間；（3）氨水；（4）漏斗下端管口應(yīng)緊靠燒杯內(nèi)壁，傾倒液體時(shí)應(yīng)用玻璃棒引流；（5）Al（OH）3；（6）KCl和AlCl3的質(zhì)量之比為：W1：（W-W1）或W1：133.5W2/78） 。
總結(jié)：此題將中學(xué)化學(xué)中的常見實(shí)驗(yàn)，應(yīng)用于定量測(cè)定，主要考查了考生的實(shí)驗(yàn)綜合能力和實(shí)驗(yàn)分析能力。
例題5 ：實(shí)驗(yàn)室有一瓶混有少量NaCl雜質(zhì)的NaOH固體試劑，為準(zhǔn)確測(cè)量其純度，采用鹽酸滴定法進(jìn)行測(cè)定。
①稱取W g NaOH固體試劑配制成100.00 mL水溶液備用；
②將濃度為c（mol·L—1）的標(biāo)準(zhǔn)鹽酸裝在用標(biāo)準(zhǔn)鹽酸潤(rùn)洗過的25.00mL酸式滴定管中，調(diào)節(jié)液面位置在零刻度以下，并記下刻度；
③取V1 mLNaOH待測(cè)溶液置于潔凈的錐形瓶中，加入2~3滴甲基橙指示劑充分振蕩，然后用濃度為c（mol·L—1）的標(biāo)準(zhǔn)鹽酸滴定，用去鹽酸V2mL。試回答：
（1）配制準(zhǔn)確濃度的NaOH溶液，必須使用的主要容器是
（2）如有1 mol·l—1和0.1mol·L—1的標(biāo)準(zhǔn)鹽酸應(yīng)選用
（3）滴定終點(diǎn)時(shí)溶液顏色由
（4）若酸式滴定管尖嘴氣泡未排出，會(huì)使堿測(cè)定值
（6）固體試劑NaOH純度計(jì)算公式為
