孫 晶

山東

實驗所得的數(shù)據(jù)，可分為有用、有效數(shù)據(jù)，正確、合理數(shù)據(jù)，錯誤、無效數(shù)據(jù)及無用、多余數(shù)據(jù)等。能從大量的實驗數(shù)據(jù)中找出有用、有效、正確、合理的數(shù)據(jù)是實驗數(shù)據(jù)分析處理題的一個重要能力，也是考試制勝的關鍵點。所謂的實驗化學的要塞之地，也是實驗數(shù)據(jù)的處理融通能力，也是近年來高考命題變化的一個重要方向。所以說實驗數(shù)據(jù)處理是一把雙刃劍，所謂成也蕭何敗也蕭何，就是這個道理。

一、對實驗數(shù)據(jù)篩選的一般方法和思路為“五看”

一看數(shù)據(jù)是否符合測量儀器的精度特點，如用托盤天平測得的質量的精度為0.1 g，若精度值超過了這個范圍，說明所得數(shù)據(jù)是無效的。

二看數(shù)據(jù)是否在誤差允許范圍內，若所得的數(shù)據(jù)明顯超出誤差允許范圍，要舍去。

三看反應是否完全，是否是過量反應物作用下所得的數(shù)據(jù)，只有完全反應時所得的數(shù)據(jù)，才能進行有效處理和應用。

四看所得數(shù)據(jù)的測定環(huán)境是否一致，特別是氣體體積數(shù)據(jù)，只有在溫度、壓強一致的情況下才能進行比較、運算。

五看數(shù)據(jù)測量過程是否規(guī)范、合理，錯誤和違反測量規(guī)則的數(shù)據(jù)需要舍去。

實驗中表格型試題的解題要點在于通過審題，獲取有用信息，然后對表格中數(shù)據(jù)進行比較分析，依據(jù)物質的性質、變化規(guī)律進行解答。直角坐標系類試題的解題要點在于解題時要求學生首先弄清楚自變量和因變量到底是什么，注意理解起點、終點、轉折點的含義。然后根據(jù)所學知識分析概念、圖象、數(shù)值三者之間的關系。

二、典例追蹤示范

題型1.考查實驗數(shù)據(jù)的篩選與取舍

例1．某樣品是由碳酸鈉與氯化鈉組成的固體混合物，現(xiàn)欲測定樣品中碳酸鈉的質量分數(shù)。某同學稱取10.00 g樣品，配成1 000 mL溶液，用________(填儀器名稱)量取25.00 mL放入錐形瓶中，加入甲基橙作指示劑，用0.150 0 mol·L-1標準鹽酸溶液滴定至終點，平行測定三次，有關實驗數(shù)據(jù)記錄如下表，則樣品中碳酸鈉的質量分數(shù)為________。

實驗編號待測液體積(mL)標準液體積(mL)滴定前讀數(shù)終點時讀數(shù)125.000.0030.02225.000.2033.80325.001.4031.38

【答案】堿式滴定管(或25 mL移液管) 95.40%

題型2.考查實驗數(shù)據(jù)的合理組合

例2.現(xiàn)有一份CuO和Cu2O的混合物，用H2還原法測定其中的CuO質量xg，實驗中可以測定以下數(shù)據(jù)：①W：混合物的質量(g);②W(H2O)：生成水的質量(g);③W(Cu)：生成Cu的質量(g);④V(H2)：標準狀況下消耗H2的體積(L)。

(已知摩爾質量Cu：64 g·mol-1、CuO：80 g·mol-1、Cu2O：144 g·mol-1、H2O：18 g·mol-1)

(1)為了計算x至少需要測定上述4個數(shù)據(jù)中的____個，這幾個數(shù)據(jù)的組合共有________種。請將這些組合一一填入下列空格中。

說明：①選用W、W(H2O)、W(Cu)、V(H2)表示，不必列出具體算式。

②每個空格中填一種組合，有幾種組合就填幾種，不必填滿。

(2)從上述組合中選出一個含W數(shù)據(jù)的求x的計算式：__________。

(3)以上數(shù)據(jù)組合中易于取得的一組是____________________。

【解析】本題是考查學生根據(jù)實驗試題的要求，設計實驗方案的能力及數(shù)據(jù)處理能力，而且本題是數(shù)學知識與化學結合的一個題目。本題想解決的是CuO和Cu2O二元混合物的質量組成，要通過列二元一次方程組的方法求解，所以需要獲得兩個數(shù)據(jù)。將題中所給數(shù)據(jù)進行排列組合，有下列6種組合。

W、W(H2O)W、W(Cu)W、V(H2)W(H2O)、W(Cu)W(H2O)、V(H2)W(Cu)、V(H2)

在6種組合中不難看出V(H2)、W(H2O)一組不能成立，因為這一組僅與氧元素有關而與銅元素無關，不能形成兩個有效的二元一次方程，無法求出CuO和Cu2O的量，所以實際只有5組數(shù)據(jù)組合是合理的。但在這5種組合中，結合氫氣要過量的特點，V(H2)這一數(shù)據(jù)在獲得上有一定的困難。測W(H2O)易受空氣中的水及CO2的干擾，并且裝置復雜，數(shù)據(jù)合理，但不簡易。W及W(Cu)在獲取上是最容易且可靠的。

【答案】(1)2 5

W、W(H2O)W、W(Cu)W、V(H2)W(H2O)、W(Cu)W(Cu)、V(H2)

(3)W和W(Cu)

題型3.考查數(shù)據(jù)的圖象化能力

圖象化是用直線圖或曲線圖對化學實驗結果加以處理的一種簡明化形式。它適用于一個量的變化引起另一個量的變化的情況。圖象化的最大特點是鮮明、直觀、簡單、明了。

例3.碘在科研與生活中有重要應用。某興趣小組用0.50 mol·L-1KI、0.2%淀粉溶液、0.20 mol·L-1K2S2O8、0.10 mol·L-1Na2S2O3等試劑，探究反應條件對化學反應速率的影響。

(2)為探究反應物濃度對化學反應速率的影響，設計的實驗方案如下表：

實驗序號體積V/mLK2S2O8溶液水KI溶液Na2S2O3溶液淀粉溶液①10.00.04.04.02.0②9.01.04.04.02.0③8.0Vx4.04.02.0

表中Vx=____________________，理由是____________________。

【解析】解答本題時，要圍繞實驗目的(探究反應條件對化學反應速率的影響)進行分析與處理。

(2)實驗的目的是探究K2S2O8溶液的濃度對化學反應速率的影響，故應保證每組實驗中其他物質的濃度相等，即溶液的總體積相等(即為20.0 mL)，從而可知Vx=2.0。

【答案】(1)Na2S2O3<2

(2)2.0 保證反應物K2S2O8的濃度改變，而其他物質的濃度不變

(3)如圖所示

題型4.考查表格化數(shù)據(jù)的處理能力

項目實驗編號 項目1項目2項目3項目4…123

(1)根據(jù)實驗原理確定應記錄的項目：所測的物理量。

(2)應注意數(shù)據(jù)的有效數(shù)字及單位和必要的注釋。

(3)設計的表格要便于數(shù)據(jù)的查找、比較，便于數(shù)據(jù)的計算和進一步處理，便于反映數(shù)據(jù)間的聯(lián)系。

例4.目前流行的關于生命起源假設的理論認為，生命起源于約40億年前的古洋底的熱液環(huán)境，這種環(huán)境系統(tǒng)中普遍存在鐵硫簇結構，如Fe2S2、Fe4S4、Fe8S7等，這些鐵硫簇結構參與了生命起源的相關反應。某化學興趣小組在研究某鐵硫簇結構的組成時，設計了下列實驗。

【實驗Ⅰ】確定硫的質量：

按圖連接裝置，檢查好裝置的氣密性后，在硬質玻璃管A中放入1.0 g鐵硫簇結構(含有部分不反應的雜質)，在試管B中加入50 mL 0.100 mol·L-1的酸性KMnO4溶液，在試管C中加入品紅溶液。通入空氣并加熱，發(fā)現(xiàn)固體逐漸轉變?yōu)榧t棕色。待固體完全轉化后，將B中溶液轉移至250 mL容量瓶，洗滌試管B后定容。取25.00 mL該溶液用0.01 mol·L-1的草酸(H2C2O4)溶液滴定剩余的KMnO4。記錄數(shù)據(jù)如下：

滴定次數(shù)待測溶液體積/mL草酸溶液體積/mL滴定前刻度滴定后刻度125.001.5023.70225.001.0226.03325.000.0024.99

【實驗Ⅱ】確定鐵的質量：

將實驗Ⅰ硬質玻璃管A中的殘留固體加入稀鹽酸中，充分攪拌后過濾，在濾液中加入足量的NaOH溶液，過濾后取濾渣，經(jīng)充分灼燒得0.6 g固體。

試回答下列問題：

(1)判斷滴定終點的方法是_______________________。

(2)試管C中品紅溶液的作用是_______________________。

有同學提出，撤去C裝置對實驗沒有影響，你的看法是________(選填“同意”或“不同意”)，理由是____________________。

(3)根據(jù)實驗Ⅰ和實驗Ⅱ中的數(shù)據(jù)可確定該鐵硫簇結構的化學式為____________________。

【問題探究】滴定過程中，細心的同學發(fā)現(xiàn)該KMnO4溶液顏色褪去的速率較平常滴定時要快得多。為研究速率加快的原因，該同學繼續(xù)進行了下列實驗，實驗數(shù)據(jù)如下表：

編號溫度/℃酸化的H2C2O4溶液/mLKMnO4溶液/mL溶液褪色時間/s1255.02.0402255.0(另加少量可溶于水的MnSO4粉末)2.043605.02.025

(4)分析上述數(shù)據(jù)，滴定過程中反應速率加快的一種可能原因是____________________。

【答案】(1)當?shù)稳胱詈笠坏尾菟崛芤簳r，錐形瓶中溶液由淺紅色變?yōu)闊o色，且半分鐘內不變化

(2)驗證SO2是否被酸性KMnO4溶液完全吸收 同意 當B中溶液顏色不變化，即可證明SO2已被酸性KMnO4溶液完全吸收

(3)Fe3S4