化学实验数据的处理

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.专业. 化学实验数据的处理

纵观近几年的高考化学实验试题，我们不难发现在试题中注重对学生对实验数据的分析和处理能力进行考查，而这些能力恰恰是许多学生所欠缺的，因此这类试题是考试中容易失分的一类试题。要解答好此类试题，要求平时的实验课上多亲自体验实验探究的过程，多动手实验，并做到实验前进行实验预习和认真填写实验报告的好习惯，对实验中获得的数据能正确进行分析，并寻找出规律。对异常数据进行探究，或进行剔除或发现真知。另外在复习过程中可通过做一些定量实验来提高学生的数据处理能力，切忌为了赶复习进度和完成教学任务，对实验分析只是纸上谈兵。

一、有效数字的概念和表示方法

有效数字是指在分析工作中实际能测量到的数字，也包括最后一位估计出来的数字。

在有效数字中，数2.5、2.50、2.500的含义是不同的，它们分别代表两位、三位、四位有效数字。

数2.5表示数字 5 是不可靠的，而数2.50、2.500则表示 最后一位0 是不可靠的。因此，小数最后的零是有意义的，不能随便舍去或添加。但是，小数的第一个非零数字前面的零是用来示小数点位置的，不是有效数字。

思考：0.730有 3 位有效数字；0.0703有 3 位有效数字；0.00703有 3 位有效数字；

单位换算时，有效数字的位数不能改变，如16.82L用mL作单位时，应写成有 16.82×103

mL，同理2.80mL用L作单位时，应写成有 2.80×10-3 L。

二、仪器的精度

在任何一个物理量的测量中，无论使用多么精密的仪器，所测结果与真实值总是有差别的，是近似的。但测量数据所保留的有效数字应与所用仪器的准确度相一致。

例如托盘天平称物体的质量为 10.4g，不能写成10.40g。

在中学阶段一般可根据测量仪器的最小分度来确定读数误差出现的位置，对于常用的仪器可按.

.专业. 上述方法读数：

①、最小分度是"1"的仪器，按十分之一估读。如最小刻度是lmm的刻度尺，测量估读到

0.1mm

②、最小分度是"2"或"5'的仪器，测量误差出现在同一位上，同一位分别按二分之一或五分之一估读，不足半小格的舍去，超过半小格的按半小格估读。如10mL量筒的最小刻度为0.2mL，在测量时可能的读数是 x.0mL、x.1mL、……、x.9mL

1、托盘天平只能用于粗略的称量，只能称准到 0.1 g

2、酸、碱滴定管，精确度为 0.01 mL

3、量筒：量筒的容积有5mL、10mL、50mL、100mL、250mL、500mL和1000mL等多种，其最小刻度每格依次为0.1mL、0.2mL、1mL、1mL、5mL、5mL和10mL。

因此量筒属粗量器，其精确度≥0.1mL。常见的较精确的量筒只能记录到小数点后一位有效数值，如7.2mL。

4、试验室试验的温度计一般分刻度为0.1，读到小数点后 两位

练习：

1、用托盘天平称量一个小烧杯的质量,下列记录的数据中正确的是（ B ）

A．60克 B．60.4克 C．60.41克 D．60.412克

2、某学生测定下列数据中，不合理的是（ B ）

A．用10mL量筒量取了7.5mL水

B．用pH试纸测得某地雨水的pH为5.6

C．用托盘天平称得某固体的质量为16.7g

D．测得某粗盐中氯化钠的质量分数为90.5%

3、（1）图Ⅰ表示10mL量筒中液面的位置，A与B，B与C刻度间相差1mL，如果刻度A为4，量筒中液体的体积是 3.2mL

（2）图Ⅱ表示50mL滴定管中液面的位置，如果液面处的读数是a，则滴定管中液体的体积(填.

.专业. 代号)（ D ）。

A、是amL B、是(50-a)mL C、一定大于amL D、一定大于(50-a)mL

三、实验数据的处理

在实际的定量实验中，进行的测量操作往往重复多次，这样也就得到了多组实验数据，最后关键一步就是对这些数据进行处理。其中有的数据是无用的，有的又是至关重要的，这就需要实验者能正确地选择、分析和处理数据。

例1、硫酸亚铁（FeSO4·7H2O）是一种重要的食品和饲料添加剂。实验室通过下列实验由废铁屑制备FeSO4·7H2O晶体：

①将5%Na2CO3溶液加入到盛有一定量废铁屑的烧杯中，加热数分钟，用倾析法除去Na2CO3溶液，然后将废铁屑用水洗涤2～3遍；

②向洗涤过的废铁屑加入过量的稀硫酸，控制温度50～80℃之间至铁屑耗尽；

③趁热过滤，将滤液转入到密闭容器中，静置、冷却结晶；

④待结晶完毕后，滤出晶体，用少量冰水2～3次，再用滤纸将晶体吸干；

⑤将制得的FeSO4·7H2O晶体放在一个小广口瓶中，密闭保存。

请回答下列问题：

(1)实验步骤①的目的是______________，加热的作用是____________________。

(2)实验步骤②明显不合理，理由是_______________________。

(3)实验步骤④中用少量冰水洗涤晶体，其目的是_____________；_______________。

(4)经查阅资料后发现，硫酸亚铁在不同温度下结晶可分别得到FeSO4·7H2O、FeSO4·4H2O和FeSO4·H2O。硫酸亚铁在不同温度下的溶解度和该温度下析出晶体的组成如下表所示（仅在56.7℃、64℃温度下可同时析出两种晶体）。

温度/℃ 0 10 30 50 56.7 60 64 70 80 90

溶解度/g 14.0 17.0 25.0 33.0 35.2 35.3 35.6 33.0 30.5 27.0 .

.专业. 析出晶体 FeSO4·7H2O FeSO4·4H2O FeSO4·H2O

请根据表中数据作出硫酸亚铁的溶解度曲线。

⑤若从硫酸亚铁溶液中结晶出FeSO4·4H2O晶体，应控制的结晶温度（t）的范围为__________。

解析：

(1)除油污 升高温度，溶液碱性增强，去油污能力增强

(2)应该铁屑过量（或反应后溶液中必须有铁剩余），否则溶液中可能有Fe3＋存在

(3)洗涤除去晶体表面附着的硫酸等杂质用冰水洗涤可降低洗涤过程中FeSO4·7H2O的

损耗

(4)

(5)56.7℃＜t＜64℃

二、数据缺省型计算

数据缺省型题目的特点是：构成计算要素的已知量缺省，要求学生根据计算要求补充这一缺省量，然后进行有关计算． 数据缺省型计算题是近几年国家命题组开发出来的成功计算题型． 此类试题对考查学生逻辑思维能力及学习潜能特别有效． .

.专业. 例2、某种含有少量氧化钠的过氧化钠试样(已知试样质量为１．５６０g、锥形瓶和水的质量为１９０．７２０g)，利用如图装置测定混合物中Ｎａ2Ｏ2的质量分数，每隔相同时间读得电子天平的数据如表所示：

-读数次数-质量／g

锥形瓶＋水＋试样-第1次-１９２．２１４

-第2次-１９２．１６４

-第3次-１９２．０２８

-第4次-１９２．０１０

-第5次-１９２．０１０

(1)写出Ｎａ2Ｏ2和Ｈ2Ｏ反应的化学方程式__________。

(2)计算过氧化钠质量分数时，必需的数据是__________。

(3)测定上述样品(1.560g)中Ｎａ2Ｏ2质量分数的另一种方案，其操作流程如下：

①操作Ⅱ的名称是__________。

②需直接测定的物理量是__________。

③测定过程中需要的仪器有电子天平、蒸发皿、酒精灯、还需要_______、_____(固定、

夹持仪器除外)。 .

.专业. ④在转移溶液时，如溶液转移不完全，则Ｎａ2Ｏ2质量分数的测定结果__________(填偏

大、偏小或不变)。

分析：本题以实验数据为载体，考查学生通过实验数据分析实验原理，并推断实验操

作流程的能力，表面看上去试题考查的内容较为单一化，但本题却对学生的实验能力和推理能力和平时实验的动手能力等均有较高层次的要求。

Ｎａ2Ｏ＋Ｈ2Ｏ ２ＮａＯＨ

２Ｎａ2Ｏ2＋２Ｈ2Ｏ ４ＮａＯＨ＋Ｏ2↑

但Ｎａ2Ｏ2与水反应能放出氧气而Ｎａ2Ｏ不能，这也是本实验题解题的突破口，因此只要知道氧气的质量就能够推求试样中Ｎａ2Ｏ2的质量，从而计算出Ｎａ2Ｏ2的质量分数。根据数据的分析可以看出第4次和第5次的读数相同，由此推断试样和足量的水反应不再产生氧气，由质量守恒定律可知，将试样的质量减去此时的读数即为反应产生氧气的质量，因此问题(2)不难解决。对于问题(3)中的操作流程主要弄清所依据的方法是采用差量法求氧气的质量，遵循的实验流程为：溶解—蒸气—冷却—称重—计算；对于测定过程中所需要的仪器应该与实验流程相配套，由于溶解时需要烧杯，蒸发时需要玻璃棒均未提供，故为答案所需的仪器。在本题的最后一问中若溶液转移不完全，则会损失ＮａＣｌ的质量，使得计算氧气的质量偏大，从而推求Ｎａ2Ｏ2的质量偏大，造成最终结果偏大。

答案：(1)２Ｎａ2Ｏ2＋２Ｈ2Ｏ ４ＮａＯＨ＋Ｏ2↑

(2)试样质量锥形瓶加水的质量第4(或5)次读数

(3)①蒸发②ＮａＣｌ的质量③烧杯玻璃棒④偏大

练习：

1、某学生在课外活动中用一定量的二价金属R和稀硫酸反应来制取氢气，所做5次实验结果纪录如下表(假设每次实验所产生的氢气全部被收集，体积在同温同压下测定)。

实验编号 R的质量/R 稀硫酸的体积/mL 生成H2的体积/L .

.专业. 1 1.5 50.0

1.47

2 2.0 50.0

1.96

3 2.2 50.0

2.16

4 2.5 50.0 2.16

5 3.0 50.0 2.16

根据上述实验结果进行分析，计算，并回答下列问题：

（1）上述实验中，金属一定过量的组的编号是 实验4、实验5 ，稀硫酸一定过量的组的编号是 实验1、实验2

（2）若在当时实验条件下，H2的密度为0.085g·L-1，则反应所用金属R的摩尔质量为 24g/mol

2．某同学进行胆矾结晶水测定实验，得到下（1）~（4）组数据：

编号 加 热 前 加 热 后

坩埚质量（克） 坩埚+胆矾质量（克） 坩埚+无水CuSO4质量（克）

（1） 5.0

7.5 6.6

（2） 5.42 7.95

6.8

（3） 5.5 8.0

7.1

（4） 5.0 7.5 6.8

（1）实验数据表明有两次实验失误，失误的实验是（ B ）

A、（1）和（2） B、（2）和（4） C、（1）和（3） D、（3）和（4）

（2）该同学测定的胆矾中结晶水有 5 个。

3、用中和滴定法测定某烧碱的纯度。

（1）配制待测液：将1.7g含有少量杂质(不与盐酸反应)的固体烧碱样品配制成200mL溶液，所用的主要仪器有 烧杯、玻璃棒、200mL容量瓶、量筒、胶头滴管

（2）滴定： ①盛装0.200 mol/L盐酸标准液应该用 酸 式滴定管。②滴定时，应先向