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1、1 学科教师辅导讲义年级：高二辅导科目：化学课时数： 3 课题结晶水合物中结晶水的测定教学目的1、 理解结晶水含量测定的原理。 2、 掌握恒重操作。3、 理解测定值与理论值有偏差的原因。教学内容一、 知识梳理(一)实验原理1原理：称取一定质量的硫酸铜晶体，将其加热失去全部结晶水后再进行称量，可知道硫酸铜晶体中硫酸铜的质量和水的质量，然后根据硫酸铜和水的摩尔质量计算1 mol 硫酸铜晶体中含多少摩尔结晶水：即4242()():1:()()m CuSOm H OxM CuSOM H O2CuSO45H2O 受热时逐步失去结晶水的过程可表示如下：42CuSO5 H O蓝色2102 2H O CuSO
2、4 3H2O2113 2H O42CuSO H O蓝白色2250 H O4CuSO白色在 250以下， CuSO45H2O 失掉的结晶水是全量的4/5，剩下的1 个水分子需要在较高的温度下才能失去。(二)实验仪器和装置1瓷坩埚、 坩埚钳、 泥三角。 瓷坩埚 (图(A) 用于加热或灼烧固体物质，加热、灼烧时应放在泥三角(图(B)上进行，如图 (D) 所示。热的瓷坩埚及坩埚盖取放时要用坩埚钳(图(C) 。2干燥器。干燥器(图(E) 用于保存干燥的物质。由普通厚玻璃制成，内有带孔瓷板，玻璃盖与容器应与磨砂面保持吻合。容器内下部装有干燥剂(如无水氯化钙、碱石灰、浓硫酸等)。2 (三)恒重操作为了保证硫
3、酸铜晶体加热后，全部结晶水都失去，必需做恒重操作，即在完成第一次加热、冷却、称量后，再进行第二次加热、冷却、称量，如果第二次的质量在减小，还要做第三次加热、冷却、称量，直到连续两次称量的结果相差不超过0.001 g 为止。加热后的硫酸铜晶体必须放在干燥器中冷却到室温，否则在冷却过程中又会吸收空气中的水蒸气，影响测量结果。实验结果误差分析能引起误差的一些操作因变量 n 值 m(CuSO4) m(H2O) 称量前坩埚未干燥增大偏大晶体表面有水增大偏大晶体不纯，含有不挥发杂质增大偏小晶体未研成粉末减小偏小粉末未完全变白就停止加热减小偏小加热时间过长，部分变黑减小偏小加热后在空气中冷却称量减小偏小加热
4、过程中有少量晶体溅出减小偏大两次称量相差0.2 g 减小偏小二、 真题解析【例 1】下列关于“硫酸铜晶体中结晶水含量的测定”操作中，肯定使测定结果偏大的是( ) (A) 加热时硫酸铜晶体未完全变白(B) 加热时硫酸铜晶体有爆溅现象(C) 加热后硫酸铜晶体放在空气中冷却(D) 未作恒重操作【解析】选项A，结晶水未全部失去，从计算公式分析：x= 24()()m H Om CuSO16018，x 偏小。选项B，加热爆溅，使m(H2O)偏大， m(CuSO4)偏小， x 偏大。选项C，硫酸铜又吸收空气中的水蒸气，使m(H2O)偏小，m(CuSO4)偏大， x 值偏小。 D 选项，未做恒重操作，可能造成
5、正误差或负误差。【答案】 B 【例 2】实验室里需要480 mL ，0.1 mol/L 的硫酸铜溶液，现选取500 ml 。容量瓶进行配制，以下叙述正确的是( ) (A) 称取 7.68 g 无水硫酸铜，加入500 mL 水(B) 称取 12.0 g 胆矾配成500 mL 溶液(C) 称取 8.0 g 无水硫酸铜，加入500 mL 水3 (D) 称取 12.5 g 胆矾配成500 mL 溶液【解析】 500 mL ，容量瓶只能配500 mL ，溶液，因而配制500 mL 0.1 mol/L CuSO4溶液时，需无水硫酸铜的质量为：0.1 mol/L 0.5 L 160 g/mol = 8.0
6、g或硫酸铜晶体：0.1 mol/L 0.5 L 250 g/moL2.5 g ，加水配制成500 mL 溶液。【答案】 D 【点拨】配制一定物质的量浓度的溶液，溶质一定要用“物质的量”来表示。如给出的已知条件是溶质的质量或气体的体积(标准状况下 )或微粒数，应根据有关公式换算为“物质的量” 。带有结晶水的物质作为溶质，其“物质的量”的计算用带有结晶水物质的质量除以带有结晶水物质的摩尔质量即可。【例 3】在质量为G g 的瓷坩埚里，加入BaCl2nH2O 晶体后，称得质量为W1 g，加热使结晶水全部失去，冷却后为W2 g。则 n 值为( ) (A)122208()18()WWWG(B) 2122
7、08()18()WWWG(C) 21218()208()WGWW(D) 212208()18()WGWW【解析】瓷坩埚质量G g BaCl2nH2O 质量W1一 G 结晶水质量W1一 W2BaCl2nH2O n H2O 1122081818nnWGWW，解得 n=122208() 18()WW WG【答案】 A 【例 4】测定硫酸铜晶体(CuSO45H2O)中结晶水含量的数据如下表：质量第一次第二次瓷坩埚 (m0) 15.688 g 电子天平置0 瓷坩埚 +硫酸铜晶体 (m1) 17.668 g 2.056 g 瓷坩埚 +无水硫酸铜晶体(m2) 16.962 g 1.345 g 试计算：第一次
8、实验x_( 取小数点后1 位， F 同)；第二次实验x_；两次实验平均值x_；本次实验误差_ 。【解析】该题是硫酸铜晶体中结晶水含量的测定原理及数据处理。根据化学式CuSO45H2O，n(CuSO4) : n(H2O) = 1 : x ，则4242()():()()m CuSOm H OM CuSOM H O= 1 : x 。按表格数据，m(CuSO4) = m2m0，4 m(H2O)= m1一 m2，代入具体数值求出x(122016018mmmm)，测定 x 的理论值为5。定量测定的相对误差= 测定值理论值 理论值100。【答塞】第一次实验x=4.92 ，第二次实验x=4.74 ，平均值为4
9、.83 ，相对误差为-4(负值为偏小 )。三、 课堂练习1下列关于硫酸铜晶体中结晶水含量的测定中，可能使结果偏大的是( ) (A) 加热温度过高，有黑色固体生成(B)未作恒重操作(C) 晶体溅出(D) 加热后，晶体没有在干燥器中冷却2某学生进行硫酸铜晶体中结晶水含量测定实验，得到实验数据如下：次序瓷坩埚质量 (g) 瓷坩埚和硫酸铜晶体质量(g) 瓷坩埚和硫酸铜质量(g) 5.012 7.512 6.612 5.432 7.962 6.812 5.512 8.012 7.112 5.012 7.512 6.812 实验数据表明有两次实验出现失误，则出现失误的实验是( ) (A) (B) (C)
10、(D)3 (1)测定硫酸铜晶体(CuSO45H2O)中结晶水含量的实验中，要用到的仪器有_。需要记录的数据是_。(2)试回答测定硫酸铜晶体中结晶水含量实验中的下列问题。测定时为什么要控制好温度，慢慢加热? 为什么要进行恒重操作? 为什么加热硫酸铜晶体后，需放在干燥器里冷却，然后再称量? 4测定硫酸铜晶体(CuSO45H2O)里结晶水的含量，实验步骤为：研磨；称量空坩埚和装有试样的坩埚 的质量；加热；冷却；称量；重复至的操作，直到连续两次称量的质量差不超过0.001 g 为止；根据实验数据计算硫酸铜晶体里结晶水的含量。请回答下列问题：(1)现有坩埚、坩埚钳、三脚架、泥三角、玻璃棒、干燥器、药匙、
11、硫酸铜晶体样品等实验用品，进行该实验时，缺少的实验用品是_ (2)该实验中哪一步骤需要使用干燥器?使用干燥器的目的是什么? _ (3)实验步骤的目的是_ 5 (4)若操作正确而实验测得的硫酸铜晶体中结晶水的含量偏低，其原因可能有(填入选项的编号) 。(A) 被测样品中含有加热不挥发的杂质(B) 被测样品中含有加热易挥发的杂质(C) 实验前被测样品已有部分失水(D) 加热前所用的坩埚未完全干燥5某化学实验小组欲制取氧化铜并验证氧化铜能加快氯酸钾的分解，进行了如下实验：(1)制取氧化铜a称取 2 g CuSO45H2O 在(填仪器 )中研细后倒入烧杯，加10 mL 蒸馏水溶解。b向上述CuSO4溶
12、液中逐滴加入NaOH溶液，立即产生蓝色沉淀，继续滴加，直到不再产生沉淀，然后将所得混合物转移到(填仪器 )中，加热至沉淀全部变为黑色，停止加热。c将步骤b所得混合物过滤，洗涤，晾干后研细备用。回答下列问题：(1)填空。(2)上述实验步骤中需要使用玻璃棒的是(填实验序号 )。(3)步骤 c 中洗涤沉淀的操作是_。()该小组同学从资料中得知氧化铜也能催化分解氯酸钾。他们为了比较氧化铜和二氧化锰的催化效果，设计用如左上图所示装置进行实验，实验时均以生成25 mL ，气体为准，其他可能影响实验的因素均已控制，相关数据见下表：实验序号KClO3质量其他物质质量待测数据d 1.2g 无其他物质e 1.2g
13、 CuO 0.5g f 1.2g MnO2 0.5g 回答下列问题：(1)上述实验中的 “待测数据” 指 _ (2)若 e、f 中待测数据分别为10 和 7(单位相同 )，则 _ (填写化学式 )催化效果好。(3)为探究 CuO 在实验 e 中是否起催化作用，需补做如下实验(无需写出具体操作)：a_ b验证 CuO 的化学性质没有改变。6无水氯化铝是白色晶体，易吸收水分，在178 升华。装有无水氯化铝的试剂瓶久置潮湿空气中，会自动 爆炸并产生大量白雾。氯化铝常作为有机合成和石油工业的催化剂。并用于处理润滑油等。工业上由金属铝和氯气作用或由无水氯化氢气体与熔融金属铝作用而制得。某课外兴趣小组在实验室里，通过下图的装置制取少量纯净的无水氯化铝。6 (1)开始实验时，不能先点燃A 装置的酒精灯后打开分液漏斗的活塞，将适量浓硫酸注入烧瓶里，其理由是_。(2)A 装置中发生反应的化学方程式为_。(3)在 E 处可收集到纯净的氯化铝。其原因是_。(4)从 A 装置导出的气体若不经过B、C 装置而直接进入D 管，将对实验产生的不良后果是_ _。(5)F 装置所起的作用有_。(6)无水氯化铝在潮湿空气中，会产生大量白雾，有关反应的化学方程式为_。7某学生做测定硫酸铜晶体中结晶水含量的实验，试回答下列问题。(1)从下列仪器中选出所需仪器：_。(A) 天平(B) 研钵(C) 试管夹(D) 酒
