化学实验数据的分析、处理

第32讲 化学实验数据的分析、处理

1．某化学兴趣小组用如图装置进行“市售锌粒和硫酸反应制取氢气的条件选择”的探究：当B 中的化学反应趋于平稳后，每间隔一分钟收集一次氢气。不同条件下，每分钟收集到氢气的体积如下表：

实验 序号

硫酸 浓度

饱和硫酸铜溶液体积/mL

B 中反应 达到平稳的时间/min

第1分钟 收集氢气 体积/mL 第2分钟 收集氢气 体积/mL 第3分钟 收集氢气 体积/mL …

1 20% 0 5.4 6.1 11.9 13.7 …

2 20% 0.5 2.5 23.9 32.1 33.5 …

3 30% 0.5 1.1 60.7 89.9 90.1 …

4 a %

3.0

0.8

55.7

66.0

61.4

… (1)关闭K 2、打开K 1，观察到________，说明B 中反应达到平稳。

(2)实验1、2是对比实验，分析上表，说明该对比实验的目的是________________________________________________________________________。 (3)细口瓶C 的容积为V (mL)，为了使加入的锌(质量b g)不浪费，在C 中还留有2

5的水时，

则V ＝________[与b 的代数关系式，气体摩尔体积是V m (mL·mol －

1)]。

(4)实验4是探究饱和硫酸铜溶液的体积对实验的影响，a 值应为________(填选项)。 A ．20 B ．30 C ．27

D ．40

(5)分析上表，市售锌粒和硫酸反应制取氢气的条件应该选择实验________(填实验序号)。 (6)从实验后的废液中回收皓矾(ZnSO 4·7H 2O)所需的实验操作步骤是________、蒸发浓缩、________、过滤、洗涤、晾干。

(7)查资料得知：Cu ＋

＋Cl －

===CuCl↓。湿法冶锌工艺中，硫酸锌溶液中常含有少量的氯离子，往其中加硫酸铜溶液和金属锌，可除去氯离子，其离子反应方程式是__________________________________________________

___________________________________________________________________________

_____________。

解析 (1)装置B 中硫酸与锌反应制备氢气，关闭K 2，打开K 1，则生成的氢气进入装置A 中，当烧杯中逸出的气泡均匀时表明B 中生成氢气的反应达到平稳。(3)Zn 与硫酸反应制备氢气的化学方程式中，Zn 和H 2的系数相同，故b g÷65 g·mol －

1＝35V ÷V m ，即V ＝

bV m

39

。(4)对比实验2、实验3和实验4的第1分钟、第2分钟、第3分钟收集的气体体积，相同时间内实验4收集的气体比实验2多，但比实验3少。为了测定饱和硫酸铜溶液的体积对实验的影响，需要固定硫酸的浓度，该硫酸浓度应为30%。(5)实验3反应速率最大，故应该选择实验3的条件。(6)反应后的废液中往往含有不溶解的物质，故先过滤，除去不溶物，然后蒸发浓缩、冷却结晶，再过滤、洗涤、晾干即得皓矾。 答案 (1)A 中均匀(或连续)地冒出气泡

(2)探究滴加0.5 mL 的饱和硫酸铜溶液对生成氢气速率的影响(或其他合理答案) (3)bV m 39(或0.025bV m,0.025 6bV m ) (4)B (5)3 (6)过滤 冷却结晶 (7)Zn ＋2Cu 2＋

＋2Cl －

===2CuCl↓＋Zn 2＋

2．为测定草酸晶体(H 2C 2O 4·x H 2O)的组成(即x 的值)进行下述实验：

A ．称取m g 纯草酸晶体，将其配成100.00 mL 溶液作为待测液

B ．取25.00 mL 待测液置于锥形瓶中，用浓度为a mol·L

－1

的酸性KMnO 4溶液滴定，有

关反应：2KMnO 4＋5H 2C 2O 4＋3H 2SO 4===K 2SO 4＋2MnSO 4＋10CO 2↑＋8H 2O (1)用酸性KMnO 4溶液进行滴定时，酸性KMnO 4溶液应装在________式滴定管中。 (2)滴定时边滴边摇动锥形瓶，眼睛应注视观察________，滴定终点时的现象变化为_________________________________________________。 (3)下面是某同学四次实验结果的记录情况

该同学在处理数据过程中计算得：V (KMnO 4)(平均消耗)＝1

4×(15.95＋15.00＋15.02＋

14.98)mL ＝15.24 mL 。试分析他的计算是否合理________(填“否”或“是”)，如果不合理请说明理由________________________________________________________。

由上述合适的数据计算出的草酸溶液的物质的量浓度为________，由此计算出草酸晶体中结晶水x 的值为________。

解析 (1)KMnO 4溶液有强氧化性，能腐蚀橡胶管，故应使用酸式滴定管盛放。 (2)正确地确定滴定终点是实验是否成功的关键，因此眼睛应注视锥形瓶中溶液颜色的变化；当溶液由无色变成浅紫红色并在30 s 内无变化，表明滴定达到终点。

(3)观察所给数据知，滴定等量待测溶液时，第一组实验中消耗的酸性KMnO 4溶液的体积比另外三组的误差大，因此第一组数据不可靠，应舍去。由化学方程式可得关系式： 2KMnO 4 ～ 5H 2C 2O 4 2 5

15．00×10－

3a 3.75×10－

2a

c ＝3.75×10－

2a ÷0.025＝1.5a (mol·L －

1)，

m 90＋18x

＝0.1×1.5a ，得：x ＝m

2.7a －5。

答案 (1)酸 (2)锥形瓶内溶液颜色的变化 溶液由无色变成浅紫红色，并在30 s 内无变化 (3)否 第一组实验中消耗的酸性KMnO 4溶液的体积比另外三组的误差大，因此第一组数据不可靠，应舍去 1.5a mol·L －

1

m

2.7a

－5 3．氧化铜是一种黑色粉末，可作玻璃和瓷器着色剂、油类的脱硫剂、有机合成的催化剂。为获得纯净的氧化铜以探究其性质，某化学兴趣小组利用废旧印刷电路板获得氧化铜，实现资源再生，并减少污染。 (1)获得硫酸铜

该小组同学利用H 2O 2和H 2SO 4的混合溶液可溶出印刷电路板金属粉末中的铜，从而获得硫酸铜(含有硫酸铁杂质)。写出该反应的化学方程式：__________________________________________________________________________________________________________________________________________。 (2)制备氧化铜

粗CuSO 4溶液――→步骤Ⅰ

纯CuSO 4溶液――→步骤Ⅱ

CuSO 4·5H 2O ―→……―→CuO 已知：pH≥6.4时Cu(OH)2沉淀完全，而在pH ＝3～4时Fe(OH)3即能完全沉淀。 ①步骤Ⅰ的目的是除硫酸铁，操作是：慢慢加入下列某些物质，搅拌，以控制pH ＝3.5；加热煮沸一段时间，过滤，用稀硫酸酸化滤液至pH ＝1。下列物质有利于控制溶液pH ＝3.5的是________。 A ．Cu 2(OH)2CO 3粉末 B ．Fe 2O 3粉末 C ．Cu(OH)2固体

D ．NaOH 固体

②步骤Ⅱ的目的是得到CuSO 4·5H 2O 固体，操作是________、过滤、水浴加热烘干。水浴加热的特点是___________________________________________________。