化学高考一轮复习课件第11章第3讲实验数据的处理分析高中化学课件

第十一章化学实验热点第3讲实验数据的处理分析热点1实验数据筛选与处理实验所得的数据，可分为有用、有效数据，正确、合理数据，错误、无效数据，及无用、多余数据等。能从大量的实验数据中找出有用、有效、正确、合理的数据是实验数据分析处理题的一个重要能力考查点，也是近年来命题变化的一个重要方向。解题策略对实验数据筛选的一般方法和思路为“五看”：一看数据是否符合测量仪器的精度特点，如用托盘天平测得的质量的精度为0.1g，若精度值超过了这个范围，说明所得数据是无效的；二看数据是否在误差允许范围内，若所得的数据明显超出误差允许范围，要舍去；三看反应是否完全，是否是过量反应物作用下所得的数据，只有完全反应时所得的数据，才能进行有效处理和应用；四看所得数据的测试环境是否一致，特别是气体体积数据，只有在温度、压强一致的情况下才能进行比较、运算；五看数据测量过程是否规范、合理，错误和违反测量规则的数据需要舍去。典例剖析1(2010·江苏，21B)B.对硝基甲苯是医药、染料等工业的一种重要有机中间体，它常以浓硝酸为硝化剂，浓硫酸为催化剂，通过甲苯的硝化反应制备。一种新的制备对硝基甲苯的实验方法是：以发烟硝酸为硝化剂，固体NaHSO4为催化剂(可循环使用)，在CCl4溶液中加入乙酸酐(有脱水作用),45℃反应1h。反应结束后，过滤，滤液分别用5%NaHCO3溶液、水洗至中性，再经分离提纯得到对硝基甲苯。(1)上述实验中过滤的目的是______________。(2)滤液在分液漏斗中洗涤静置后，有机层处于__________层(填“上”或“下”)；放液时，若发现液体流不下来，其可能原因除分液漏斗活塞堵塞外，还有________。(3)下表给出了催化剂种类及用量对甲苯硝化反应影响的实验结果。硝化产物中各种异构体质量分数(%)总产率(%)催化剂n(催化剂)n(甲苯)对硝基甲苯邻硝基甲苯间硝基甲苯1.035.660.24.298.01.236.559.54.099.80.1544.655.10.398.90.2546.352.80.999.90.3247.951.80.399.90.3645.254.20.699.9浓H2SO4NaHSO4①NaHSO4催化制备对硝基甲苯时，催化剂与甲苯的最佳物质的量之比为____________。②由甲苯硝化得到的各种产物的含量可知，甲苯硝化反应的特点是_______________________。③与浓硫酸催化甲苯硝化相比，NaHSO4催化甲苯硝化的优点有____________、_____________。解析本题主要考察的是物质的性质和制备，同时考查了数据的处理与分析能力，能够迅速在表中提取到有用信息，利用信息解决有关问题的能力。(1)NaHSO4在该反应中作为催化剂，因此反应后过滤的目的是为了回收NaHSO4。(2)该反应是以CCl4作为有机溶剂，CCl4的密度比水大，故有机层在下层；分液漏斗里的液体放不下来，除了分液漏斗堵塞，还有可能是分液漏斗上口活塞未打开。(3)①从题给数据分析，当催化剂与甲苯的比例为0.32时，总产率最高且对硝基甲苯的含量最高；②从题给数据可以看出，无论以何种比例反应，产物中的主要成分主要是对硝基甲苯和邻硝基甲苯；③用NaHSO4作催化剂的优点是在硝化物中对硝基甲苯的比例提高，同时催化剂用量少且能循环使用。答案(1)回收NaHSO4(2)下分液漏斗上口塞子未打开(3)①0.32②甲苯硝化主要得到对硝基甲苯和邻硝基甲苯③在硝化产物中对硝基甲苯比例提高催化剂用量少且能循环使用热点2实验数据综合分析如何用好、选好数据，是解决这类试题的关键所在。解决这类试题的一般方法为：比较数据，转变物质，分析利弊，确定方案。解题策略a．对数据进行比较是解决问题的突破口，注意比较数据的交点与重合区。b.转变物质则是实现实验目标的重要途径，在一些物质提纯与制备的问题中，往往会提供一些物质沉淀的pH范围、物质的沸点、密度、溶解性等呈现物质物理性质的数据。在许多情况下，一些物质的相关数据是重叠的，而不利于问题的解决，一般可通过转变物质来解决(如CH3COOH与CH3CH2OH的沸点很接近，要分离二者的混合物，可以通过将CH3COOH转变为CH3COONa的方法，扩大其与CH3CH2OH沸点上的差异，然后通过蒸馏的方法进行分离)。c.在实际生产、生活中，除了涉及是否能够通过相应反应来实现实验目标外，还涉及经济效益的问题，在原理、环保等没有大的差异时，选择廉价原料完成相应的实验就成为首选。典例剖析2“卤块”的主要成分为MgCl2(含Fe2＋、Fe3＋、Mn2＋等杂质离子)，若以它为原料，按如下工艺流程图，即可制得“轻质氧化镁”。如果要求产品尽量不含杂质离子，而且成本较低，流程中所用试剂或pH值控制可参考下列附表确定。表1化学试剂价格表试剂价格(元/t)漂白液(含NaClO25.2%)450H2O2(30%)2400NaOH(固98%)2100Na2CO3(固99.5%)600卤块(MgCl2,30%)310表2生成氢氧化物沉淀的值物质开始沉淀沉淀完全Fe(OH)32.73.7Fe(OH)27.69.6ΩMn(OH)28.39.8Mg(OH)29.611.1Ω注：Fe2＋氢氧化物呈絮状，不易从溶液中除去，所以常将它氧化成为Fe3＋，生成Fe(OH)3沉淀而去除之。请填写以下空白：(1)在步骤②加入试剂X，最佳选择应是________，其作用是____________________________。(2)在步骤③加入的试剂Y应是________________，之所以要控制pH＝9.8，其目的是_________________。(3)在步骤⑤时发生的化学反应方程式是_________。解析从表1可以看出，加入烧碱控制pH＝9.8时即可除去Fe2＋、Fe3＋、Mn2＋，此时Mg2＋也会因生成部分Mg(OH)2而进入沉淀中，但因卤块价格低，损失不大，这样做可以保证产品的纯度。为将Fe2＋氧化成Fe3＋，可采用漂白液或H2O2，从价格上看，前者比后者便宜得多，故应选漂白液。氯化镁制成氧化镁有两条路线：烧碱路线：MgCl2————→＋NaOHMg(OH)2———→灼烧MgO纯碱路线：MgCl2————→＋Na2CO3MgCO3———→灼烧MgO烧碱路线不可取，因为烧碱比纯碱的价格高，生成的中间产物Mg(OH)2是胶状沉淀，会造成过滤困难。纯碱价格低，生成的中间产物MgCO3呈粗颗粒状，易过滤，它在水中经一定时间加热后会有一部分水解，生成CO2。CO2的产生可使沉淀变得疏松，灼烧沉淀后可得到轻质MgO。答案(1)漂白液将Fe2＋氧化成Fe3＋(2)NaOH将除Mg2＋以外的各种杂质金属离子都生成相应的氢氧化物沉淀，以便过滤除去(3)MgCO3＋H2O=====煮沸Mg(OH)2↓＋CO2↑即时巩固．1．TMB是一种新型指纹检测的色原试剂，由碳、氢、氮三种元素组成，与氢气的相对分子质量之比为120。某研究性学习小组的同学欲利用下列仪器测定TMB的分子式。其主要过程为在足量氧气流中将4.80gTMB样品氧化(氮元素转化为N2)，再利用吸收剂分别吸收水蒸气和CO2。请从图中选择适当的装置(装置符合气密性要求，加热装置等已略去，其他用品可自选)。(1)将所选用的仪器(可重复选用，C、D之间及D后的空栏不一定表示只有一栏)连接顺序由上到下依次填入下表，并写出该仪器中应加入的试剂的名称及作用。选用的仪器加入试剂加入试剂的作用CH2O2溶液与MnO2产生氧气DCuO粉末将可能生成的CO转化为CO2(2)实验后称得A及以后的装置(均用A装置并假设每次吸收均是完全的)质量依次增加3.60g、14.08g、0.14g，则TMB的分子式为__________。解析(1)TMB氧化后得到CO2、H2O、N2，再利用吸收剂分别吸收H2O和CO2，以确定一定量的TMB中所含碳、氢原子数目。实验中必须确保碳元素全部转化为CO2，因此在用氧气氧化后再使用氧化铜作保障；为防止氧气产生时所带水蒸气的影响，要先用浓硫酸对氧气进行干燥。(2)因A中吸收剂只有固体，应选用无水CaCl2或P2O5吸收水，然后再用碱石灰吸收CO2，因此装置质量增加的3.60g为水、14.08g为CO2、0.14g为吸收空气中的CO2、H2O。3.60gH2O中含0.4molH＋、14.08gCO2中含0.32mol碳，由此可求出4.80gTMB中含有0.04molN，故C、H、N原子最简整数比为8∶10∶1，再结合其相对分子质量可求出分子式。答案(1)选用的仪器加入试剂加入试剂的作用CH2O2溶液与MnO2产生氧气B浓H2SO4干燥氧气DTMB将TMB氧化成CO2、H2O和N2DCuO粉末将可能生成的CO转化为CO2ACaCl2吸收水分A碱石灰吸收CO2A碱石灰防止空气中的CO2和H2O进入装置中(2)C16H20N22．(2009·广东，19)某实验小组利用如下装置(部分固定装置略)制备氮化钙(Ca3N2)，并探究其实验式。(1)按图连接好实验装置。检查装置的气密性，方法是_______________________________________。(2)反应过程中末端导管必须始终插入试管A的水中，目的是________________________________。(3)制备氮化钙的操作步骤是：①打开活塞K并通入N2；②点燃酒精灯，进行反应；③反应结束后，________；④拆除装置，取出产物。(4)数据记录如下：空瓷舟质量m0/g瓷舟与钙的质量m1/g瓷舟与产物的质量m2/g14.8015.0815.15①计算得到实验式CaxN2，其中x＝________。②若通入的N2中混有少量O2，请比较x与3的大小，并给出判断依据：____________________。解析(1)见答案；(2)要保证整个装置不能混入其他气体；(3)一定要使玻璃管冷却后再停止通入氮气流；(4)要确定x值必须求出钙和氮的原子个数比，根据题目所给的数据可做如下计算①m(Ca)＝(15.08－14.90)g＝0.28g，m(N)＝(15.15－15.08)g＝0.07g，则n(Ca)∶n(N)＝0.2840∶0.0714＝7∶5，则x＝145；②若通入的N2中混有少量O2，则产物中就有可能混有了CaO，而Ca3N2中钙的质量分数为81.08%，CaO中钙的质量分数为71.43%，所以产物中混有了CaO会导致钙的质量分数减少，x的值偏小。答案(1)关闭活塞，微热反应管，试管A中有气泡冒出，停止加热。冷却后若末端导管中水柱上升且高度保持不变，说明装置气密性良好(2)防止空气中的氧气通过末端导管进入实验装置，氧化单质钙，生成氧化钙，引入杂质(3)熄灭酒精灯，待反应管冷却至室温，停止通入氮气，并关闭活塞(4)①2.80②x＜3，产物中生成了CaO3．(2009·安徽理综，28)Fenton法常用于处理含难降解有机物的工业废水，通常是在调节好pH和Fe2＋浓度的废水中加入H2O2，所产生的羟基自由基能氧化降解污染物。现运用该方法降解有机污染物p­CP，探究有关因素对该降解反应速率的影响。[实验设计]控制p­CP的初始浓度相同，固定实验温度在298K或313K(其余实验条件见下表)，设计如下对比实验。(1)请完成以下实验设计表(表中不要留空格)。c/10－3mol/L实验编号实验目的T/KpHH2O2Fe2＋①为以下实验作参照29836.00.30②探究温度对降解反应速率的影响③298106.00.30[数据处理]实验测得p­CP的浓度随时间变化的关系如上图。(2)请根据上图实验①曲线，计算降解反应在50～150s内的反应速率：v(p­CP)＝________mol/(L·s)。[解释与结论](3)实验①、②表明温度升高，降解反应速率增大。但温度过高时反而导致降解反应速率减小，请从Fenton法所用试剂H2O2的角度分析原因：____________________________________________