高考化學(xué)專項(xiàng)復(fù)習(xí)：定量實(shí)驗(yàn)的考查
高考化學(xué)專項(xiàng)復(fù)習(xí)：定量實(shí)驗(yàn)的考查
一、考查計(jì)量?jī)x器的特點(diǎn)和使用
“了解常見(jiàn)儀器的主要用途和使用方法”是《考試大綱》明確提出的一個(gè)基本要求。高考中對(duì)定量實(shí)驗(yàn)涉及的計(jì)量?jī)x器的考查主要包括托盤天平、量筒、容量瓶、滴定管、溫度計(jì)和pH試紙等，從考查的要求看，主要是識(shí)記層次，考查學(xué)生對(duì)常見(jiàn)計(jì)量?jī)x器的結(jié)構(gòu)、用途、讀數(shù)和使用方法的認(rèn)識(shí)。
例1、填空
(1)圖1表示10 mL量筒中液面的位置，A與B,B與C刻度間相差1 mL, 如果刻度A為4，量筒中液體的體積是________mL。
(2)圖II表示50 mL滴定管中液畫的位置，如果液面處的讀數(shù)是a ，則滴定管中液體的體積(填代號(hào))______________。
A. 是a mL B.是(50-a)mL
C. 一定大于a mL D.一定大于(50-a)mL
解析：本題主要考查量筒和滴定管的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、分度值及讀數(shù)方法。圖I量筒中最小刻度即分度值為0.2 mL，刻度A為4，即B刻度為3，讀出3.2 mL。圖II中滴定管為50 mL規(guī)格，液面以下有刻度部分體積是(50-a)mL，再加上無(wú)刻度部分其體積大于(50-a)mL。
二、考查定量實(shí)驗(yàn)的基本操作
“用正確的化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本操作，完成規(guī)定的‘學(xué)生實(shí)驗(yàn)’的能力”也是《考試大綱》中對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ幕疽蟆，F(xiàn)行高中教材中通過(guò)配制一定物質(zhì)的量濃度的溶液、酸堿中和滴定等基本定量實(shí)驗(yàn)的完成，訓(xùn)練學(xué)生的基本操作技能，為學(xué)生將來(lái)參加社會(huì)實(shí)踐或進(jìn)一步學(xué)習(xí)打下必要的良好基礎(chǔ)，這也是構(gòu)成人才科學(xué)素質(zhì)的重要組成部分。
例2、為了確定乙醇分子的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式是CH3―O―CH3還是CH3CH2OH，實(shí)驗(yàn)室利用圖示的實(shí)驗(yàn)裝置，測(cè)定乙醇與鈉反應(yīng)(△H<0)生成氫氣的體積，并據(jù)此計(jì)算乙醇分子中能與金屬鈉反應(yīng)的氫原子的數(shù)目。試回答下列問(wèn)題：
?、僦赋鰧?shí)驗(yàn)裝置的錯(cuò)誤_______________。
?、谌魧?shí)驗(yàn)中用含有少量水的乙醇代替相同質(zhì)量的無(wú)水乙醇，相同條件下，測(cè)得氫氣的體積將______(填“偏大”、“偏小”或“不變”)。
?、壅?qǐng)指出能使實(shí)驗(yàn)安全、順利進(jìn)行的關(guān)鍵實(shí)驗(yàn)步驟(至少指出兩個(gè)關(guān)鍵步驟)________________。
解析：本實(shí)驗(yàn)是將氣體的體積轉(zhuǎn)化為水的體積以便于量取，按圖示無(wú)法達(dá)到這一目的，廣口瓶中的進(jìn)氣導(dǎo)管不應(yīng)插入水中，排水導(dǎo)管應(yīng)插入廣口瓶底部。當(dāng)用含少量水的乙醇時(shí)，水也要與鈉反應(yīng)放出氫氣，使產(chǎn)生氫氣的體積變大。本實(shí)驗(yàn)關(guān)鍵在于測(cè)定氣體體積，操作中應(yīng)注意檢查裝置氣密性、加入稍過(guò)量的鈉、從漏斗中緩慢加入無(wú)水乙醇。
三、考查實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法
近年來(lái)，高考化學(xué)試題中對(duì)考生設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目疾橘x予較多的關(guān)注，其中就包括對(duì)定量實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)的考查，它要求學(xué)生能夠通過(guò)題給實(shí)驗(yàn)情境中適當(dāng)遷移，準(zhǔn)確把化學(xué)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)知識(shí)和基本操作技能運(yùn)用到某些類似的定量實(shí)驗(yàn)中去，解決一些原理和操作較簡(jiǎn)單的定量問(wèn)題。它充分體現(xiàn)了“源于教材又不拘泥于教材”的命題指導(dǎo)思想，在一定程度上考查了學(xué)生的創(chuàng)新思維能力?；旌衔锝M分的測(cè)定是近年高考對(duì)定量實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的主要考查內(nèi)容，從其設(shè)計(jì)方法上看主要包括重量分析法和滴定分析法。
1、重量分析法
重量分析法就是根據(jù)可測(cè)量物的重量來(lái)確定被測(cè)物質(zhì)組分含量的方法，一般是先使被測(cè)組分從試樣中分離出來(lái)，轉(zhuǎn)化為一定的稱量形式，然后用稱量的方法測(cè)定該成分的含量。根據(jù)被測(cè)成分與試樣中其它成分分離的不同途徑，通常應(yīng)用的重量分析法又分為沉淀法、氣化法等。
沉淀法就是利用沉淀反應(yīng)使被測(cè)成分生成溶解度很小的沉淀，將沉淀過(guò)濾、洗滌、烘干或灼燒的后成為組成一定的物質(zhì)，然后稱其重量，再計(jì)算被測(cè)成的含量，這是重量分析的主要方式。
例4、某純堿試樣中含有少量的氯化鈉雜質(zhì)，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)，確定純堿的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。
解析：此題可以根據(jù)Na2CO3和NaCl的性質(zhì)差異，即CO32-和Cl-的不同特性，利用沉淀法設(shè)計(jì)為：首先將a g試樣放入燒杯中加入適量蒸餾水溶解;再向試樣的溶液中滴加0.1 mol/L的CaCl2(或BaCl2)溶液，直至不再產(chǎn)生沉淀時(shí)為止;過(guò)濾、洗滌、干燥并稱量所得沉淀物的質(zhì)量為b g;最終計(jì)算出純堿的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：。同理向試樣的溶液中加入足量稀硝酸和硝酸銀鹽溶液也可。
(2)氣化法是用加熱或其它化學(xué)方法使試樣中被測(cè)成分轉(zhuǎn)化為氣體逸出，然后根據(jù)氣體逸出前后的試樣重量之差來(lái)計(jì)算被測(cè)成的含量。如“硫酸銅晶體結(jié)晶水含量的測(cè)定”設(shè)計(jì)原理中就是利用了氣化法。
2、滴定分析法
滴定分析法是傳統(tǒng)化學(xué)分析法中重要的分析方法之一，是將一種已知其準(zhǔn)確濃度的試液滴加到被測(cè)物質(zhì)的溶液中，通過(guò)指示劑的變化判斷反應(yīng)完全時(shí)，根據(jù)所用試劑的濃度和體積求得被測(cè)組分的含量。滴定分析法要求發(fā)生的反應(yīng)要完全、反應(yīng)速率要快、反應(yīng)要等當(dāng)量進(jìn)行、要選擇恰當(dāng)?shù)闹甘緞?/p>
根據(jù)反應(yīng)類型不同可以分為酸堿中和滴定、氧化還原滴定、沉淀滴定、絡(luò)合滴定;根據(jù)滴定的方式又可分為直接滴定法、返滴定法、置換滴定法和間接滴定法等。中學(xué)化學(xué)主要介紹的是酸堿的直接中和滴定。仍以例4為例，該題的設(shè)計(jì)也可利用滴定法，設(shè)計(jì)為：先將a g試樣溶于蒸餾水配成100 mL待測(cè)液;用堿式滴定管準(zhǔn)確量取20.0 mL待測(cè)液，放入錐形瓶中，滴入二滴甲基橙試液;用c mol/L的標(biāo)準(zhǔn)硫酸溶液進(jìn)行滴定，記錄消耗硫酸的體積;重復(fù)上述操作，確立每次消耗硫酸的平均體積為V mL;最后進(jìn)行計(jì)算，即可確定純堿的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。