实验数据的处理与分析

实验数据的处理与分析

1． 0.80 g CuSO 4·5H 2O 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)CuSO 4·H 2O

CuSO 4·5H 2O=====200 ℃

CuSO 4·(5－n )H 2O ＋n H 2O

250 18n

0.80 g 0.80 g －0.57 g ＝0.23 g 可列式：2500.80 g ＝18n 0.23 g

，求得n ≈4,200 ℃时产物为CuSO 4·H 2O 晶体。 (2)CuSO 4=====570 ℃

CuO ＋SO 3↑ CuSO 4·5H 2O 102 ℃

解析 (1)分析CuSO 4·5H 2O 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CuSO 4·(5－n )H 2O ，则有

CuSO 4·5H 2O=====200 ℃CuSO 4·(5－n )H 2O ＋n H 2O

250 18n

0.80 g 0.80 g －0.57 g ＝0.23 g 可列式：2500.80 g ＝18n 0.23 g

，求得n ≈4,200 ℃时产物为CuSO 4·H 2O 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SO 3，所以灼烧时反应方程式为CuSO 4=====570 ℃

CuO ＋SO 3↑，CuO 溶于稀硫酸得CuSO 4溶液，结晶时又生成CuSO 4·5H 2O ，由脱水过程的热重曲线可知其存在的最高温度为102 ℃。

2．现有一份CuO 和Cu 2O 的混合物，用H 2还原法测定其中的CuO 质量x g ，实验中可以测定以

下数据：①W ：混合物的质量(g)、②W (H 2O)：生成水的质量(g)、③W (Cu)：生成Cu 的质量(g)、④V (H 2)：标准状况下消耗H 2的体积(L)。

(已知摩尔质量：Cu ：64 g·mol －1、CuO ：80 g·mol －1、Cu 2O ：144 g·mol －1、

H 2O ：18 g·mol －1)

(1)为了计算x 至少需要测定上述4个数据中的________个，这几个数据的组合共有________种。请将

这些组合一一填入下列空格中。

说明：①选用W、W(H2O)、W(Cu)、V(H2)表示，不必列出具体算式。

②每个空格中填一种组合，有几种组合就填几种，不必填满。

(2)。

(3)以上数据组合中易于取得的一组是_____________________________________。答案(1)2 5

(2)

①x

80＋

2(W－x)

144＝

W(Cu)

64

②x

80＋

W－x

144＝

W(H2O)

18

③x

80＋

W－x

144＝

V(H2)

22.4

(3)W和W(Cu)

解析本题是考查学生根据实验试题的要求，设计实验方案的能力及数据处理能力，而且本题是数学知识与化学结合的一个题目。本题想解决的是CuO和Cu2O二元混合物的质量组成，要通过列二元一次方程组的方法求解，所以需要获得两个数据。将题中所给数据进行排列组合，有下列6种组合。

在6种组合中不难看出V(H2)、W(H2O)一组不能成立，因为这一组仅与氧元素有关而与铜元素无关，不能形成两个有效的二元一次方程，无法求出CuO和Cu2O的量，所以实际只有5组数据组合是合理的。但在这5种组合中，结合氢气要过量的特点，W(H2)这一数据在获得上有一定的困难。测W(H2O)易受空气中的水及CO2的干扰，并且装置复杂，数据合理，但不简易。W及W(Cu)在获取上是最容易且可靠的

3．手持技术又称掌上技术，是由数据采集器、传感器和配套的软件组成的定量采集各种常见数据并能与计算机连接的实验技术系统。某研究小组利用手持技术，获得8.34 g

FeSO4·7H2O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78 ℃时固体物质M 的化学式：______________________________。

(2)取适量380 ℃时所得的样品P ，隔绝空气加热至650 ℃，得到一种固体物质Q ，同时有两种无色气体生成且两种气体的组成元素相同，摩尔质量相差16，写出该反应的化学方程式：_____________________________________________________。

(3)某兴趣小组用如图所示装置设计实验，验证(2)中生成的气态物质，并测定已分解的P 的质量(不考虑装置内空气的影响)。

①试剂X 的名称是__________________。

②按气流方向连接各仪器，用字母表示接口的连接顺序：c →__________________。

③充分反应后，利用装置Ⅲ中圆底烧瓶内混合物测定已分解的P 的质量，其操作步骤为，第一步：向圆底烧瓶中逐滴加入氯化钡溶液，直至沉淀完全；第二步：过滤混合物，在过滤器上将沉淀洗净后，烘干并冷却至室温，称重；第三步：继续烘干、冷却并称量直至连续两次称量的质量差不超过0.1 g 为止。若最终得到沉淀的质量为W g ，则已分解的P 的质量为________ g(填计算式)。 ④上述测得已分解的P 的质量比实际分解质量要小，原因是__________________。

答案 (1)FeSO 4·4H 2O

(2)2FeSO 4=====高温

Fe 2O 3＋SO 2↑＋SO 3↑

(3)①品红溶液(或酸性高锰酸钾溶液)(其他合理答案均可)

②a →b →f →e →d

③W ×152×2233(其他合理答案均可) ④实验装置中仍有一部分气体残留

解析 根据图中所给数据可以计算出78 ℃及380 ℃时的固体产物分别为FeSO 4·4H 2O 和FeSO 4。实验设计部分的解题关键是要弄清楚实验原理、目的，并根据二氧化硫、三氧化硫的有关性质进行解题。