版高考化学一轮复习 专题12 实验化学加试第二单元 物质的检验及组成的定量测定学案 苏教版.docx
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版高考化学一轮复习专题12实验化学加试第二单元物质的检验及组成的定量测定学案苏教版
第二单元物质的检验及组成的定量测定
[考试标准]
知识条目
必考要求
加试要求
1.牙膏和火柴头中某些成分的检验
（1）牙膏的主要成分及其功能
（2）检验牙膏中含有的碳酸钙、甘油的化学原理和操作方法
（3）火柴起火的原理
（4）火柴头中硫元素、氯元素的检验原理和操作方法
（5）物质检验的方案设计
a
b
a
b
c
2.亚硝酸钠和食盐的鉴别
（1）硝酸钠的物理性质（外观）和重要的化学性质（如氧化性和还原性等）
（2）亚硝酸的酸性和不稳定性
（3）亚硝酸钠和食盐的鉴别
（4）常见物质的鉴别
b
a
c
c
3.食醋总酸含量的测定
（1）移液管、滴定管的使用方法
（2）中和滴定原理和基本操作
（3）酸碱滴定中指示剂的选择方法
（4）用滴定法测定液体试样中的总酸（或总碱）含量
（5）中和滴定实验的数据处理和误差的简单分析
b
b
b
b
c
4.镀锌铁皮锌镀层厚度的测定
（1）电子天平的使用
（2）镀锌铁皮锌镀层厚度测定的原理（与酸或碱反应）和操作流程
（3）实验数据的处理和测定过程中产生误差的原因分析
a
b
c
考点一 生活中常见物质成分的检验
1.牙膏中主要成分的检验
（1）牙膏的成分
牙膏是由多种无机物和有机物组成的，它包括摩擦剂、发泡剂、增稠剂、保湿剂、甜味剂、增香剂和水分等。
常用的摩擦剂有碳酸钙、氢氧化铝、二氧化硅，用量在30%～55%之间。
（2）牙膏中碳酸钙、甘油的检验原理
①CaCO3的检验原理：
CaCO3＋2HCl===CaCl2＋CO2↑＋H2O。
②甘油的检验：
甘油中加入新制Cu（OH）2，变为绛蓝色，反应方程式：
。
（3）牙膏中某些主要成分的检验流程：
2.火柴头中硫元素、氯元素的检验
（1）火柴起火的原理
安全火柴的火柴盒侧面涂有红磷（发火剂）和Sb2S3（易燃物）等，火柴头上的物质一般是KClO3、MnO2等氧化剂和易燃物，如硫等。
当两者摩擦时，因摩擦产生的热使与氯酸钾等接触的红磷燃烧，并引起火柴头上的易燃物燃烧，生成一定量的二氧化硫。
（2）检验硫元素、氯元素的原理及方法
①
②火柴头→水浸取→加NaNO2，稀硝酸酸化的AgNO3溶液→产生白色沉淀→有氯元素
反应离子方程式：
ClO
＋3NO
＋Ag＋===AgCl↓＋3NO
。
1.检验火柴头中含有的氯元素，先将火柴头浸没于少量水中，取其浸取液，其后的操作正确的是（ ）
A.滴加AgNO3溶液，观察是否有白色沉淀
B.滴加AgNO3溶液和稀硝酸，观察是否有白色沉淀
C.滴加AgNO3溶液、稀硝酸和NaNO2溶液，观察是否有白色沉淀
D.滴加NaOH溶液，加热，再用稀硝酸酸化后，滴入AgNO3溶液观察是否有白色沉淀
答案 C
解析 火柴头上的氯元素以氯酸钾形式存在，检验氯元素的存在，需将氯酸钾转化为氯离子，用到的是过量NaNO2溶液，然后是硝酸酸化的硝酸银溶液。
2.某混合粉末由Fe2O3、Fe、CuO、C、Al中的几种物质组成，为检测其成分，取样品进行下列实验（部分产物略去）：
回答下列问题：
（1）取少量溶液X，加入过量的NaOH溶液，有沉淀生成。
取上层清液，通入CO2，无明显变化，说明样品中不含的物质是______________（填化学式）。
（2）Z为一种或两种气体：
①若Z只为一种气体，试剂a为饱和NaHCO3溶液，则反应Ⅰ中能同时生成两种气体的化学方程式是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
②若Z为两种气体的混合物，试剂a为适量水，则Z中两种气体的化学式是________________________________________________________________________。
（3）向Y溶液中通入过量氯气，并不断搅拌，充分反应后，溶液中的阳离子是___________________________________________________________________（填离子符号）。
（4）取Y溶液，调pH约为7，加入淀粉KI溶液和H2O2，溶液呈蓝色并有红褐色沉淀生成。
当消耗2molI－时，共转移3mol电子，该反应的离子方程式是_________________
________________________________________________________________________。
（5）另取原样品，加入足量稀硫酸充分反应。
若溶液中一定不会产生红色固体，则原样品中所有可能存在的物质组合是（各组合中的物质用化学式表示）_______________________
________________________________________________________________________。
答案
（1）Al
（2）①C＋2H2SO4（浓）
CO2↑＋2SO2↑＋2H2O ②NO、CO2 （3）Fe3＋、H＋
（4）2Fe2＋＋3H2O2＋4I－===2Fe（OH）3↓＋2I2
（5）CuO、C或CuO、C、Fe2O3
解析 首先要注意框图中量的描述为“过量”，其次进行大致推断，最后根据具体设问提供的信息具体分析。
能与Fe2O3、Fe、CuO、C、Al几种物质反应产生两种气体的浓酸不可能是浓盐酸；如果是浓硫酸，在加热时可以与Fe、C、Al发生氧化还原反应，浓硫酸被还原为SO2，C被氧化为CO2，Fe和Al分别被氧化为Fe3＋和Al3＋；如果是浓硝酸，则两种气体是CO2和NO2。
无论是哪种浓酸均可以使两种氧化物Fe2O3、CuO转化为对应的盐。
（1）无论加什么浓酸（浓硫酸或浓硝酸），溶液X中都可能含有Fe3＋、Cu2＋、Al3＋三种金属阳离子。
向溶液X中加入过量的NaOH溶液，Fe3＋和Cu2＋可转化为Fe（OH）3和Cu（OH）2沉淀析出，如果有Al3＋，则转化为AlO
，向上层清液中通入CO2后，会产生白色沉淀Al（OH）3，离子方程式为2AlO
＋CO2（少量）＋3H2O===2Al（OH）3↓＋CO
或AlO
＋CO2（足量）＋2H2O===Al（OH）3↓＋HCO
，与题目中“取上层清液，通入CO2，无明显变化”不相符。
所以可以肯定溶液X中没有Al3＋，则样品中没有Al。
（2）有了前面的分析，问题
（2）就比较容易解答了。
（3）向溶液X中加入过量Fe粉，得Y溶液和两种固体，且其中一种固体为红色（Cu），另一种就是过量的铁粉，Y溶液中的阳离子为Fe2＋，通入过量的Cl2后，Fe2＋被氧化为Fe3＋，Cl2与水反应生成HCl和HClO，两者电离产生H＋，故溶液中的阳离子为Fe3＋和H＋。
（4）依据信息“当消耗2molI－时，共转移3mol电子”，转移的3mol电子中有2mol来自I－，另外1mol电子来自
Fe2＋。
（5）根据前面四步设问可知，样品中一定没有Al，一定有CuO和C，不能确定是否有Fe和Fe2O3。
加入足量稀硫酸后一定不产生Cu，那么排除Fe，符合整个设问的组合只有两种：
CuO、C或CuO、C、Fe2O3。
固体成分检测实验方案设计的一般方法
方法一：
取少量固体试样→溶于水配成溶液→检测溶液中存在的阴、阳离子→得出实验结论。
方法二：
取少量固体试样→在氧气流等中反应→检测所产生的物质（如气体）→得出实验结论。
方法三：
取少量固体试样→加酸（或碱）溶液产生气体→检测气体产物的成分→得出实验结论。
考点二 物质的鉴别
1.亚硝酸的化学性质
亚硝酸分解的化学方程式：
2HNO2===NO↑＋NO2↑＋H2O。
2.NaNO2的性质
（1）物理性质：
白色或浅黄色的晶体，有咸味易溶于水，且溶解时吸热，熔点为271℃。
（2）化学性质
完成下列离子方程式：
①NaNO2在酸性条件下氧化I－：
2NO
＋2I－＋4H＋===2NO↑＋I2＋2H2O。
②NaNO2在酸性条件下可氧化Fe2＋：
NO
＋Fe2＋＋2H＋===NO↑＋Fe3＋＋H2O。
③NaNO2能使酸性KMnO4溶液褪色，体现了还原性：
5NO
＋2MnO
＋6H＋===5NO
＋2Mn2＋＋3H2O。
④NaNO2溶液与AgNO3溶液的反应：
Ag＋＋NO
===AgNO2↓。
3.多角度鉴别NaNO2和NaCl
实验方案
现象与结论
方案1
用碘化钾淀粉溶液
变蓝色，证明该盐是NaNO2
方案2
用可溶性Fe2＋盐溶液
溶液颜色由浅绿色变成棕黄色，证明该盐是NaNO2
方案3
用酸性KMnO4溶液
溶液褪色，证明该盐是NaNO2
方案4
用硝酸酸化的AgNO3溶液
沉淀不溶解的是NaCl
方案5
用pH试纸测试pH
pH>7的是NaNO2
1.下列各组物质，不用任何试剂即可鉴别开的是（ ）
A.NaCl、NaBr、KI三种无色溶液
B.HCl、NaCl、NaNO3、Na2CO3四种溶液
C.NaBr、HCl、KCl三种溶液
D.淀粉、淀粉碘化钾、碘化钾、溴水四种溶液
答案 D
解析 A项，三种无色溶液相互滴加都不反应，没有明显的现象，不能鉴别，错误；B项，通过相互滴加可鉴别盐酸和Na2CO3，但无法鉴别NaCl和NaNO3，错误；C项，NaBr、HCl、KCl三种溶液相互滴加都不反应，没有明显的现象，不能鉴别，错误；D项，溴水呈黄色，可鉴别出，然后用溴水滴加到其他溶液中，淀粉无现象，淀粉碘化钾变蓝，碘化钾溶液变为紫红色，现象各不相同，可鉴别，正确。
2.现有MgCl2、AlCl3、FeCl3、NH4Cl四种溶液，如果只用一种试剂把它们鉴别开来，应选用的试剂是（ ）
A.氨水B.NaOH溶液
C.NaCl溶液D.AgNO3
答案 B
解析 A项，MgCl2、AlCl3均与氨水反应生成白色沉淀，现象相同，不能鉴别，错误；B项，MgCl2、AlCl3、FeCl3、NH4Cl四种溶液分别与NaOH反应的现象分别为白色沉淀、先生成沉淀后继续滴加沉淀消失、红褐色沉淀、刺激性气体，现象不同，可鉴别，正确；C项，均不与NaCl反应，现象相同，不能鉴别，错误；D项，均与AgNO3反应生成白色沉淀，现象相同，不能鉴别，错误。
3.某强酸性溶液X含有Ba2＋、Al3＋、NH
、Fe2＋、Fe3＋、CO
、SO
、SO
、Cl－、NO
中的一种或几种，取该溶液进行连续实验，实验内容如下：
根据以上信息，回答下列问题：
（1）反应③的化学方程式为__________________________________________________。
（2）沉淀C、H和气体F的化学式分别为______________________________________。
（3）写出有关反应的离子方程式：
①中生成A______________________________________________________________。
⑤______________________________________________________________________。
（4）上述离子中，溶液X中肯定不含有的离子是________________，可能含有的离子是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案
（1）4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3
（2）BaSO4、Fe（OH）3、NH3
（3）3Fe2＋＋NO
＋4H＋===3Fe3＋＋NO↑＋2H2O
AlO
＋CO2＋2H2O===Al（OH）3↓＋HCO
（4）NO
、Ba2＋、CO
、SO
Cl－、Fe3＋
物质的检验和鉴别的图表设计方案
考点三 物质组成成分的定量测定
1.定量测定数据测定的常用方法
（1）沉淀法
先将某种成分转化为沉淀，然后称量纯净、干燥的沉淀的质量，再进行相关计算。
（2）测气体体积法
对于产生气体的反应，可以通过测定气体体积的方法测定样品纯度。
量气装置的设计：
下列装置中，A是常规的量气装置，B、C、D是改进后的量气装置。
（3）测气体质量法
将生成的气体通入足量的吸收剂中，通过称量实验前后吸收剂的质量，求得所吸收气体的质量，然后进行相关计算。
（4）滴定法
即利用滴定操作原理，通过酸碱中和滴定、沉淀滴定和氧化还原反应滴定等获得相应数据后再进行相关计算。
（5）热重法
只要物质受热时发生质量变化，都可以用热重法来研究物质的组成在控制温度的条件下，测量物质的质量与温度关系的方法。
通过分析热重曲线，我们可以知道样品及其可能产生的中间产物的组成、热稳定性、热分解情况及生成产物等与质量相联系的信息。
2.应用举例
碳、硫的含量影响钢铁性能。
碳、硫含量的一种测定方法是将钢样中碳、硫转化为气体，再用测碳、测硫装置进行测定。
（1）采用装置A，在高温下将x克钢样中碳、硫转化为CO2、SO2。
①气体a的成分是________。
②若钢样中硫以FeS的形式存在，A中反应：
3FeS＋5O2
1________＋3________。
（2）将气体a通入测硫装置中（如下图），采用滴定法测定硫的含量。
①H2O2氧化SO2的化学方程式：
___________________________________________。
②用NaOH溶液滴定生成的H2SO4，消耗zmLNaOH溶液，若消耗1mLNaOH溶液相当于硫的质量为y克，则该钢样中硫的质量分数：
________。
（3）将气体a通入测碳装置中（如下图），采用重量法测定碳的含量。
①气体a通过B和C的目的是_____________________________________________。
②计算钢样中碳的质量分数，应测量的数据是________________________________
________________________________________________________________________。
解析
（1）①钢样中的碳、硫在装置A中高温加热条件下生成CO2和SO2，还有未反应的O2，故气体a的成分为O2、SO2、CO2。
②根据得失电子守恒和质量守恒定律配平化学方程式：
3FeS＋5O2
Fe3O4＋3SO2。
（2）①H2O2和SO2发生氧化还原反应：
H2O2＋SO2===H2SO4。
②根据题意，消耗1mLNaOH溶液相当于硫的质量为y克，则消耗zmLNaOH溶液，相当于硫的质量为yzg，所以钢样中硫的质量分数为
或
×100%。
（3）①气体a中含有O2、SO2和CO2，在吸收CO2测定碳的含量时，也可能吸收SO2，故气体a通过装置B和C的目的排除SO2对CO2测定的干扰。
②计算钢样中碳的质量分数，应测量吸收CO2前、后吸收瓶的质量，其质量差为CO2的质量。
答案
（1）①O2、SO2、CO2 ②Fe3O4 SO2
（2）①H2O2＋SO2===H2SO4 ②
（或
×100%）
（3）①排除SO2对CO2测定的干扰
②吸收CO2前、后吸收瓶的质量
1.（2014·重庆理综，9）中华人民共和国国家标准（GB27602011）规定葡萄酒中SO2最大使用量为0.25g·L－1。
某兴趣小组用题图1装置（夹持装置略）收集某葡萄酒中SO2，并对其含量进行测定。
（1）仪器A的名称是______________，水通入A的进口为________。
（2）B中加入300.00mL葡萄酒和适量盐酸，加热使SO2全部逸出并与C中H2O2完全反应，其化学方程式为________________________________。
（3）除去C中过量的H2O2，然后用0.0900mol·L－1NaOH标准溶液进行滴定，滴定前排气泡时，应选择题图2中的________；若滴定终点时溶液的pH＝8.8，则选择的指示剂为________；若用50mL滴定管进行实验，当滴定管中的液面在刻度“10”处，则管内液体的体积（填序号）________（①＝10mL，②＝40mL，③<10mL，④>40mL）。
（4）滴定至终点时，消耗NaOH溶液25.00mL，该葡萄酒中SO2含量为________g·L－1。
（5）该测定结果比实际值偏高，分析原因并利用现有装置提出改进措施________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案
（1）冷凝管（或冷凝器） b
（2）SO2＋H2O2===H2SO4
（3）③ 酚酞 ④ （4）0.24
（5）原因：
盐酸的挥发；改进措施：
用不挥发的强酸如硫酸代替盐酸，或用蒸馏水代替葡萄酒进行对比实验，扣除盐酸挥发的影响
解析
（1）A仪器的名称为冷凝管或冷凝器；为使冷却效果好，应将冷却水从处于低处的b口通入。
（2）SO2具有强还原性，H2O2具有强氧化性，二者发生氧化还原反应：
SO2＋H2O2===H2SO4。
（3）NaOH盛装在碱式滴定管中，应将橡皮管向上弯曲排出气泡，故选③。
滴定至终点时溶液的pH＝8.8，在酚酞的变色范围内，故可选用酚酞作指示剂。
液面在10mL时滴定管中有刻度的液体为40mL，因滴定管的下端有一段无刻度，故管内液体的体积大于40mL。
（4）SO2与NaOH存在如下关系：
SO2 ～ H2SO4 ～ 2NaOH
64g 2mol
m（SO2） 0.0900mol·L－1×0.025L
解得：
m（SO2）＝
＝0.072g，故葡萄酒中SO2的含量为
＝0.24g·L－1。
（5）盐酸为挥发性酸，挥发出的HCl消耗NaOH，使测量值偏大。
可以用难挥发的稀硫酸代替盐酸进行该实验。
2.铝镁合金是飞机制造、化工生产等行业的重要材料。
研究性学习小组的同学为测定某含镁3%～5%的铝镁合金（不含其他元素）中镁的质量分数，设计了下列两种不同实验方案进行探究。
[方案一]
[实验方案] 将铝镁合金与足量NaOH溶液反应，测定剩余固体质量。
实验中发生反应的化学方程式是____________________________________________。
[实验步骤]
（1）称取10.8g铝镁合金粉末样品，溶于体积为V、物质的量浓度为4.0mol·L－1的NaOH溶液中，充分反应。
则NaOH溶液的体积V≥__________mL。
（2）过滤、洗涤、干燥、称量固体。
该步骤中若未洗涤固体，测得镁的质量分数将______________（填“偏高”、“偏低”或“无影响”）。
[方案二]
[实验方案] 将铝镁合金与足量稀硫酸溶液反应，测定生成气体的体积。
[实验步骤]
（1）同学们拟选用下列实验装置完成实验：
你认为最简易的装置其连接顺序是A接（ ）（ ）接（ ）（ ）接（ ）（填接口字母，可不填满）。
（2）仔细分析实验装置后，同学们经讨论认为以下两点会引起较大误差：
稀硫酸滴入锥形瓶中，即使不生成氢气，也会将瓶内空气排出，使所测氢气体积偏大；实验结束时，连接广口瓶和量筒的导管中有少量水存在，使所测氢气体积偏小。
于是他们设计了如图所示的实验装置。
①装置中导管a的作用是__________________________________________________；
②实验前后量气管中液面读数分别为V1mL、V2mL，则产生氢气的体积为__________mL；
③若需确定产生氢气的量，还需测定的数据是________________________________。
答案 方案一：
2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑
（1）97
（2）偏高
方案二：
（1）E D G
（2）①使分液漏斗内气体压强与锥形瓶内气体压强相等，打开分液漏斗活塞时稀硫酸能顺利滴下；滴入锥形瓶的稀硫酸的体积等于进入分液漏斗的气体体积，从而消除由于加入稀硫酸引起的氢气体积误差 ②（V1－V2） ③实验时的温度和压强
解析 方案一：
将铝镁合金与足量NaOH溶液反应，镁不和NaOH溶液反应，铝发生反应：
2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑。
（1）假设合金中镁的质量分数最少为3%，则10.8g铝镁合金粉末样品中含有铝10.476g，其物质的量是0.388mol，根据反应2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑知，需要n（NaOH）＝n（Al）＝0.388mol，V（NaOH）＝0.388mol/4.0mol·L－1＝0.097L。
（2）过滤后，金属镁的表面会沾有其他离子，如果没有洗涤，称量后的固体的质量将大于镁的实际质量，所测得镁的质量分数将偏高。
方案二：
（1）很明显，该同学采用排水法来测量产生氢气的体积，故A应连接E，D连接G。
（最后读数时要调节广口瓶和量筒中的液面高度，F接口的导管太短）。
（2）①用导管a连接后，滴入锥形瓶的稀硫酸的体积等于进入分液漏斗的气体体积，从而消除由于加入稀硫酸引起的氢气体积误差；②量气管的0刻度在上，故产生氢气的体积为（V1－V2）mL；③若需确定产生氢气的量，还需知道实验时的温度和压强。
练出高分
1.碳铵是一种较常使用的化肥，它在常温下易分解。
某化学兴趣小组对碳铵的成分存在疑问，进行了如下探究。
[定性实验] 检验溶液中的阴、阳离子。
取少量固体放入试管中，加入盐酸，把生成的气体通入澄清石灰水中，有白色沉淀生成。
再另取少量碳铵放入试管中，加入浓NaOH溶液，加热，用湿润的红色石蕊试纸检验生成的气体，石蕊试纸变蓝色。
（1）根据实验现象，推测碳铵中所含有的阴离子可能是________和________。
（2）根据实验现象，碳铵与足量NaOH溶液加热反应的离子方程式可能是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
[定量实验] 测定碳铵中C元素和N元素质量比。
该兴趣小组准确称取ag碳铵，加热使之分解，并把产物通入碱石灰中，如下图所示。
（3）碳铵固体应放在________中进行加热。
A.试管B.蒸发皿
C.烧瓶D.坩埚
（4）从安全的角度考虑，尾气处理的装置可以选用______________________________。
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