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第2讲　定量测定综合实验——
含量分析(能力课)
【复习目标】　
1．掌握物质含量或组成测定的一般方法。
2．掌握定量测定实验的思维模型。
要点归纳 · 发掘教材
1.滴定分析法
将已知准确浓度的标准溶液，滴加到待测溶液中(或者将待测溶液，滴加到标准溶液中)，直到所加的标准溶液与待测溶液按化学计量关系恰好定量反应完为止，然后测量标准溶液消耗的体积，根据标准溶液的浓度和所消耗的体积，计算出待测物质的含量。
2．实验的关键
准确量取待测溶液，根据指示剂的颜色变化确定滴定终点。
3．滴定分析法的类型
根据标准溶液和待测溶液间反应类型的不同，可将滴定分析法分为四大类：中和滴定、氧化还原滴定、络合滴定和沉淀滴定。
4．碘量法
碘量法是氧化还原滴定中应用较为广泛的一种方法，在近几年的高考试题中多次出现。
(1)直接碘量法：是用碘标准溶液直接滴定还原性物质的方法，在滴定过程中，I2被还原为I－。
(2)间接碘量法(又称滴定碘法)：是利用I－的还原性与氧化性物质反应产生I2，淀粉溶液遇I2显蓝色，再加入Na2S2O3标准溶液与I2反应。滴定终点的现象为滴入最后半滴Na2S2O3标准溶液，溶液蓝色消失且半分钟内不恢复原色，从而计算出氧化性物质的含量。
实验B：称取0.129 7 g粉末样品，在稀有气体保护下加入10 mL 1 mol·L－1盐酸溶解样品。加入10 mL 0.7 mol·L－1 KI溶液。采取和实验A相同的滴定方法，消耗Na2S2O3标准溶液4.20 mL (V2)。
已知：实验B中，第一步反应只有固体的溶解，无Cu(I)的歧化反应；Ksp(CuCl)＝1.72×10－7，Ksp(CuI)＝1.27×10－12。
(1)反应1中，搅拌充分；反应2中，有非金属单质和沉淀形成；反应3中，Na2S2O3作为还原剂，氧化产物为Na2S4O6。反应2和反应3是间接碘量法的过程。请写出反应1～3的离子方程式。
反应1：____________________________________________________。
反应2：_________________________________________。
反应3：___________________________________________________。
4Cu＋＋O2＋4H＋===4Cu2＋＋2H2O
2Cu2＋＋4I－===2CuI＋I2
0.9
6.05
要点归纳 · 发掘教材
1.量气分析法
(1)通过测量反应生成气体的体积进行定量分析的方法。
(2)实验的关键是准确测量生成气体的体积。
2．测气体体积的装置
3.测气体体积的方法分为直接测量法和间接测量法
直接测量法 将气体通入带有刻度的容器中，直接读取气体的体积。根据所用测量仪器的不同，直接测量法可分为倒置量筒法和滴定管法两种
间接测量法 利用气体将液体(通常为水)排出，通过测量所排出液体的体积从而得到气体体积。常用的测量装置为用导管连接的装满液体的广口瓶和空量筒。用排水法收集气体时，要保证导管“短进长出”
关键能力 · 拓展教材
【典题示例】
【示例】　某研究小组对制得的叠氮化钠产品的纯度进行测定。已知叠氮化钠为易溶于水的白色晶体，微溶于乙醇，不溶于乙醚。取叠氮化钠样品m g放入仪器A中进行纯度测定，实验装置如图所示。
(1)仪器A的名称为________，其中发生反应的化学方程式为_____________________________________。恒压滴液漏斗中支管a的作用除平衡气压，有利于液体顺利流下外，还有__________________________。
蒸馏烧瓶
NaClO＋2NaN3＋H2O===NaCl＋3N2↑＋2NaOH
减小测定气体体积时的误差
(2)实验结束后，读数时应该注意：___________________________________(任填两条)，然后再读取数据。
(3)初始时仪器B与仪器C中两液面相平，若仪器C的初始读数为x mL、末读数为y mL，本实验条件下气体摩尔体积为Vm L·mol－1，则产品中NaN3的质量分数为________%(用含m、x、y、Vm的代数式表示)。
冷却至室温、使仪器C与仪器B中两液面相平

要点归纳 · 发掘教材
一“设” 设晶体的物质的量为1 mol，若题中给出晶体质量，则根据所给质量计算其物质的量
二“算” 根据数据计算每步失去的质量m失
三“失” 加热时，晶体一般是先失结晶水，再失非金属氧化物
四“稳” 晶体中金属元素质量不减少，残留在剩余固体中
五“定” 最后得到的固体物质一般为金属氧化物，由质量守恒可计算出金属氧化物中O的物质的量，由n(金属元素)∶n(O)即可求出最终固体物质的化学式
关键能力 · 拓展教材
【典题示例】
【示例】　(2025·安徽合肥七校联考)中国科学技术大学某课题组以Pd掺杂的Co3O4原子层为原型，在温和条件下，通过CO2光还原合成乙酸，获得选择性近100%的好成绩。草酸钴是制备钴的氧化物的重要原料，18.3 g CoC2O4·2H2O在空气中受热时固体质量随温度变化的曲线如图所示。已知：b点对应的固体产物的化学式为Co3O4，Co的相对原子质量为59。
(1)a点对应的固体产物是________(填化学式)。
(2)bc段发生反应的化学方程式为________________________________________。
CoC2O4
2Co3O4400～1 000 ℃6CoO＋O2↑
解析：
教考互应　命题溯源悟真谛——考教衔接突出创新性应用性
真题导向
【示例】　(2023·全国乙卷，26)元素分析是有机化合物的表征手段之一。按如图实验装置(部分装置略)对有机化合物进行C、H元素分析。
回答下列问题。
(1)将装有样品的Pt坩埚和CuO放入石英管中，先________，而后将已称重的U形管c、d与石英管连接，检查________。依次点燃煤气灯________，进行实验。
(2)O2的作用有________________________。CuO的作用是______________________
(举一例，用化学方程式表示)。
(3)c和d中的试剂分别是________、________(填标号)。
A．CaCl2 B．NaCl
C．碱石灰(CaO＋NaOH) D．Na2SO3
c和d中的试剂不可调换，理由是________________________。
(4)Pt坩埚中样品CxHyOz反应完全后，应进行操作：__________________。取下c和d管称重。
(5)若样品CxHyOz为0.023 6 g，实验结束后，c管增重0.010 8 g，d管增重0.035 2 g。质谱测得该有机物的相对分子量为118，其分子式为________。
[试题立意]　相比定性分析实验，定量分析实验在化工分析过程中有着更为广泛的应用。本题属于实验探究情况中的研究型实验，是以确定有机物分子式的实验为载体，考查考生的综合分析和推理能力、实验数据的处理能力，涉及实验基本操作、实验方案的设计、试剂作用的分析以及利用数据进行定量计算等必备知识。
[破题关键]　(1)能够明确定量分析实验试题考查的侧重点；(2)能够明确a、b两处煤气灯点燃和熄灭的先后顺序；(3)能够根据实验目的，设计并补充实验方案。
[关键能力]　本题以真实的实验任务为载体，在熟悉、简单的实验情境和问题情境下，考查学生信息获取与加工、实验探究与创新和批判性思维能力。
(1)信息获取与加工能力
关键信息 信息加工
装置图 ①氧气与有机物反应；②CuO与生成的CO反应；③用c、d装置吸收生成的水和CO2
实验数据 将物质的质量转化为物质的量，再转化为原子个数得出实验式，再根据相对分子质量确定分子式
(2)实验探究与创新能力
①基于实验目的的实验操作补充
a．为防止装置中CO2和H2O的干扰→实验前应排尽装置中的空气→需要先通入氧气。
b．为防止装置漏气→应先检查装置的气密性。
c．为防止有机物不能完全反应→应先点燃b处的煤气灯，后点燃a处的煤气灯。
③基于实验目的的试剂选择和原因分析
c、d装置一种用来吸收H2O，一种用来吸收CO2→可用CaCl2吸收H2O，可用碱石灰吸收CO2→若碱石灰在前，则除吸收CO2外还能吸收H2O，因此c、d装置中的试剂分别为CaCl2和碱石灰。
④基于操作要求的步骤补充
有机物完全反应后，先熄灭a处煤气灯，再熄灭b处煤气灯；为了使生成的CO2、H2O完全被吸收，需要继续通O2至石英管冷却至室温。
⑤基于原子个数守恒的分子式判断
(3)批判性思维能力
主要表现在非常规答案的描述上，本题第(2)问中的“O2的作用有”和第(4)问中的“反应完全后，应进行操作”，均属于一个空有多个答题要点的情况，在分析问题时要时刻提醒自己注意从不同角度进行分析，以避免出现漏答的情况。尤其要注意类似“O2的作用有”中的“有”字，与“是”字还不完全相同，此类的设问一般存在多个答题要点。
(3)A(1分，得分0/1分)　C(1分，得分0/1分)　碱石灰能同时吸收CO2和H2O(1分，得分0/1分)
(4)依次关闭煤气灯a、b，待c管和d管冷却至室温，停止通入O2(2分，得分0/1/2分)
(5)C4H6O4(2分，得分0/2分)
[考教衔接]　近年来的高考试题中，考查定量实验的概率呈增大的趋势。应从以下两方面加强备考：一是掌握常见定量实验的操作方法——滴定法，包括滴定法的操作要求、指示剂的选择、终点判断、误差的分析，也包括滴定的常用形式，如分步滴定、连续滴定、返滴定等，以及根据不同滴定形式定量计算的方法(方程式法、关系式法和守恒法等)；二是加强对实验细节的设计和分析能力，为了准确测定数据，所以要关注实验细节，要保证数据的准确性，要注意各数据之间的关联等，另外还要关注实验数据的有效性，除去无效数据。
真题体验
(2024·安徽卷，16)测定铁矿石中铁含量的传统方法是SnCl2-HgCl2-K2Cr2O7滴定法。研究小组用该方法测定质量为a g的某赤铁矿试样中的铁含量。
【配制溶液】
①c mol·L－1 K2Cr2O7标准溶液。
②SnCl2溶液：称取6 g SnCl2·2H2O溶于20 mL浓盐酸，加水至100 mL，加入少量锡粒。
【测定含量】按图所示(加热装置略去)操作步骤进行实验。
容量瓶、量筒
解析：实验中配制K2Cr2O7标准溶液时需用到容量瓶和量筒，量取浓盐酸也要用到量筒，K2Cr2O7标准溶液和SnCl2溶液均需盛放在酸式滴定管中，但图中给的是碱式滴定管。
(2)结合离子方程式解释配制SnCl2溶液时加入锡粒的原因：__________________。
Sn2＋易被空气氧化为Sn4＋：2Sn2＋＋O2＋4H＋===2Sn4＋＋2H2O，加入Sn，发生反应Sn4＋＋Sn===2Sn2＋，从而防止Sn2＋被氧化
解析： Sn2+易被空气氧化为Sn4+，配制SnCl2溶液时加入少量锡粒，发生反应Sn＋Sn4+===2Sn2+，Sn4+被还原为Sn2+，从而防止Sn2+被氧化。
(3)步骤Ⅰ中“微热”的原因是。
解析：步骤Ⅰ中试样和浓盐酸反应时适当加热可加快反应速率，同时温度不宜过高，以防HCl挥发导致FeCl3水解程度增大。
升高温度可加快赤铁矿试样的溶解，同时温度不宜过高，以防HCl挥发导致FeCl3水解程度增大
(4)步骤Ⅲ中，若未“立即滴定”，则会导致测定的铁含量________(填“偏大”“偏小”或“不变”)。
偏小
解析：步骤Ⅲ中，若未“立即滴定”，则会导致部分Fe2+被空气中的O2氧化，使滴定时消耗K2Cr2O7标准溶液的体积偏小，从而导致测定的铁含量偏小。
(5)若消耗c mol·L－1 K2Cr2O7标准溶液V mL，则a g试样中Fe的质量分数为____________(用含a、c、V的代数式表示)。
(6)SnCl2-TiCl3-KMnO4滴定法也可测定铁的含量，其主要原理是利用SnCl2和TiCl3将铁矿石试样中Fe3＋还原为Fe2＋，再用KMnO4标准溶液滴定。
①从环保角度分析，该方法相比于SnCl2-HgCl2-K2Cr2O7滴定法的优点是___________________________________。
不存在重金属汞、铬的污染
②为探究KMnO4溶液滴定时，Cl－在不同酸度下对Fe2＋测定结果的影响，分别向下列溶液中加入1滴 0.1 mol·L－1 KMnO4溶液，现象如表：
溶液 现象
空白实验 2 mL 0.3 mol·L－1 NaCl溶液＋0.5 mL试剂X 紫红色不褪去
实验ⅰ 2 mL 0.3 mol·L－1 NaCl溶液＋0.5 mL 0.1 mol·L－1硫酸 紫红色不褪去
实验ⅱ 2 mL 0.3 mol·L－1 NaCl溶液＋0.5 mL 6 mol·L－1硫酸 紫红色明显变浅
表中试剂X为________；根据该实验可得出的结论是______________________________。
H2O
其他条件相同时，酸度越大，Cl－对Fe2+测定结果影响越大
解析： ①从环保角度看，SnCl2 TiCl3 KMnO4滴定法不存在重金属汞、铬的污染。②为了做对照实验，实验ⅰ、ⅱ逐渐增大硫酸的浓度，空白实验为不加硫酸的对照组，为保持溶液总体积不变，且不引入其他离子，试剂X应为H2O。结合实验ⅰ、ⅱ来看，当硫酸的浓度为0.1 mol·L-1时KMnO4溶液的紫红色不褪去，说明Cl－与KMnO4未反应，当硫酸的浓度增至6 mol·L-1时KMnO4溶液的紫红色明显变浅，说明此时KMnO4将溶液中Cl－氧化为Cl2，则其他条件相同时，酸度越大，Cl－对Fe2+测定结果影响越大。
1．(8分)四氯化钛是生产海绵钛的重要中间体，某小组同学利用如图装置测定产品中TiCl4的含量。取1.0 g产品于圆底烧瓶中，通过安全漏斗加入足量蒸馏水，充分反应后过滤，将水解液转移到容量瓶中配成100 mL溶液。取20.00 mL该溶液于锥形瓶中，滴加2～3滴K2CrO4溶液作指示剂，用0.100 0 mol·L－1的AgNO3标准溶液滴定至终点，进行3次平行实验，所测得的实验数据如表所示。
实验编号 1 2 3
消耗AgNO3标准溶液的体积/mL 39.95 41.55 40.05
已知：①TiCl4易水解生成白色沉淀；②Ag2CrO4是一种红色固体，常温下Ksp(AgCl)＝1.8×10－10，Ksp(Ag2CrO4)＝1.1×10－12；③Ti的相对原子质量为48。
(1)圆底烧瓶中发生反应的化学方程式为________________________。
TiCl4＋2H2O===TiO2↓＋4HCl
解析：由已知信息①可知，TiCl4水解生成白色沉淀TiO2，反应的化学方程式为TiCl4＋2H2O===TiO2↓＋4HCl。
(2)安全漏斗的作用除加水外，还有__________________________。
防止TiCl4水解产生的HCl挥发出去
解析：安全漏斗的作用除加水外，还能防止TiCl4水解产生的HCl挥发出去，导致测定结果偏低。
(3)该产品的纯度为________(结果保留三位有效数字)；如果其他操作都正确，仅转移水解液时未洗涤圆底烧瓶，则测得产品中TiCl4的纯度________(填“偏低”“偏高”或“无影响”)。
95.0%
偏低
锥形瓶
调节溶液的pH≤2.0
步骤6中达到滴定终点时，碘单质恰好完全被消耗，现象是当滴入最后半滴Na2S2O3标准溶液时，锥形瓶内溶液颜色由蓝色变为无色，且半分钟内不变色。

偏小
实验室测定某双氰胺样品中含氮量的实验装置如图所示，圆底烧瓶中盛放的是双氰胺转化后的溶液。
(1)仪器A的名称是________，仪器B的作用是
分液漏斗
仪器B是干燥装置，可用于除去氨气中的水蒸气，减小测定气体体积时的误差。
解析：仪器B是干燥装置，可除去氨气中的水蒸气，减小测定气体体积时的误差。
(2)为测定生成气体的体积，量气管中的液体可以是________(填标号)。
A.CCl4 B．H2O
C.NH4Cl溶液 D．C6H6(苯)
AD
解析：氨气不溶于CCl4、苯，则量气管中的液体可以是CCl4、苯，可以用排CCl4、苯的方法测定氨气的体积，A、D正确；氨气极易溶于水，不能用排水法和排NH4Cl溶液的方法测定氨气的体积，B、C错误。
(3)已知双氰胺样品的质量为m g，反应前后量气管中的读数分别为V1 mL、V2 mL(已折合为标准状况，V2>V1)，则样品中的含氮量是________________%(列出含m、V1、V2的代数式)。

(4)下列能导致样品中的含氮量的测定结果偏高的是________(填标号)。
a.反应后读数时，左侧液面低于右侧液面
b.读数时，反应前平视读数，反应后俯视读数
c.读数时，装置未恢复到室温
c
解析：反应后读数时，若左侧液面低于右侧液面，会导致测得气体体积偏小，最终导致样品中含氮量的测定结果偏低，a不符合题意；反应后俯视读数，导致测得气体体积偏小，测定结果偏低，b不符合题意；读数时，装置未恢复至室温，导致测得气体体积偏大，测定结果偏高，c符合题意。
4．(5分)某实验小组将17.2 g CaSO4·2H2O晶体在N2氛围中加热分解，其热分解过程如图所示。
(1)根据上述实验结果，写出第二阶段的化学方程式：________________________________。
(2)物质Z的化学式为________。
CaO
解析：
5．(18分)绿矾是含有一定量结晶水的硫酸亚铁，在工农业生产中具有重要的用途。某化学兴趣小组对绿矾的一些性质进行探究。回答下列问题：
Ⅰ.测定绿矾中结晶水含量
为测定绿矾中结晶水含量，将石英玻璃管(带两端开关K1和K2)(设为装置A)称重，记为m1 g。将样品装入石英玻璃管中，再次将装置A称重，记为m2 g。按如图连接好装置进行实验。
(1)将下列实验操作步骤正确排序______→________→________→________→c→e(填标号)；重复上述操作步骤，直至A恒重，记为m3 g。
a.点燃酒精灯，加热
b.熄灭酒精灯
c.关闭K1和K2
d.打开K1和K2，缓缓通入N2
e.称量A
f.冷却至室温
d
a
b
f
解析：测定晶体中结晶水含量时，需先排尽装置内的空气，再加热，依据固体颜色改变确定结晶水全部失去后，停止加热、冷却称量，则实验操作步骤正确排序为d→a→b→f→c→e。
(2)根据实验记录，计算绿矾化学式中结晶水数目x＝________(列式表示)。
Ⅱ.探究绿矾的热分解产物
该小组用如图所示装置进行实验(夹持仪器略)。

(3)在实验过程中，观察到A中固体变红棕色，B中的现象为：___________________；C中试纸的颜色变化是_____________。
固体由白色变为蓝色
由蓝色变为红色
解析：在实验过程中，无水硫酸铜吸收水，生成硫酸铜晶体，观察到B中的现象：固体由白色变为蓝色；SO3、SO2都是酸性气体，则C中试纸的颜色变化是由蓝色变为红色。
(4)D中有白色沉淀生成，该沉淀的化学式为________________________。有同学认为还应该增加一个实验，取D中沉淀，加入一定量的盐酸以确定其组成，从而确定FeSO4·xH2O的分解产物，你认为是否必要？________(填“是”或“否”)，请说明你的理由：____________________________。
BaSO4、BaSO3
否
铁元素的化合价升高，则必有硫元素的化合价降低，根据原子守恒和得失电子守恒可知，只有一部分硫元素的化合价降低，则进入D中的气体为SO3和SO2　
解析：在实验过程中，无水硫酸铜吸收水，生成硫酸铜晶体，观察到B中的现象：固体由白色变为蓝色；SO3、SO2都是酸性气体，则C中试纸的颜色变化是由蓝色变为红色。
Ⅲ.测定绿矾热分解时的温度与剩余固体质量关系
(5)将8.34 g FeSO4·7H2O样品隔绝空气加热脱水，其热重曲线(样品质量随温度变化的曲线)如图所示。已知M(FeSO4·7H2O)＝278 g·mol－1，在100 ℃时，M的化学式为____________。
FeSO4·4H2O

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