学案54 实验数据的处理分析
[考纲要求] 能分析和处理实验数据，得出合理的结论。
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0.1 g，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。
典例导悟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1 h。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。 n?催化剂?硝化产物中各种异构体质量分数(%) 总产率 催化剂 [ n?甲苯?对硝基甲苯 邻硝基甲苯 间硝基甲苯 浓H2SO4 1.0 35.6 60.2 4.2 98.0 99.8 98.9 99.9 99.9 99.9 1.2 36.5 59.5 4.0 0.15 44.6 55.1 0.3 NaHSO4 0.25 46.3 52.8 0.9 0.32 47.9 51.8 0.3 0.36 45.2 54.2 0.6 ①NaHSO4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__________________、__________________。
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
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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。
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典例导悟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 漂白液(含NaClO 25.2%) H2O2(30%) NaOH(固98%) Na2CO3(固99.5%) 卤块(MgCl2,30%) 价格(元/t)
450 2 400 2 100 600 310 表2 生成氢氧化物沉淀的值 物质 开始沉淀 沉淀完全 Fe(OH)3 2.7 3.7 Fe(OH)2 7.6 9.6Ω Mn(OH)2 8.3 9.8 Mg(OH)2 9.6 11.1 ＋＋
Ω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_____________________________________ ________________________________________________________________________。 热点3 变量探究实验 典型的变量探究型实验，往往涉及有关影响化学反应速率、化学平衡移动规律等方面的内容。
解题策略
处理相关实验问题时，需要注意以下内容：一是要选择合适的化学反应，所选择的反应不能太灵敏，也不能太迟钝。二是反应物的浓度要适当，不能太大，而探索浓度变量时，浓
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度间的差别也不能太大。三是反应体系的温度，要有规律地设计不同的反应体系的温度，也要注意物质的相应性质，不能选择会引起反应发生变化的体系温度。四是对变量要进行适当的组合，组合的一般原则是“变一定多”，即保持其他变量不变，改变其中一个变量的值进行实验，测定数据，通过系列实验，找出变量对反应的影响。
典例导悟3 控制变量法是化学实验的一种常用方法，下表是某学习小组研究等物质的量浓度的稀硫酸和锌反应的实验数据(计算结果精确到小数点后一位)。分析以下数据，回答下列问题：
(1)实验1和实验2表明________对化学反应速率有影响，对同一规律进行研究的实验还有一组是____________________(填实验序号)。
(2)下列说法正确的是________。
A．t1＜70 B．m1＜m2 C．m6＝19.3 D．t1＞t4
(3)本实验还可以研究____________________对化学反应速率的影响。
－
(4)稀硫酸的物质的量浓度是________ mol·L1，实验6生成硫酸锌的质量m5＝______________。
1．(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。
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(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 瓷舟与钙的 瓷舟与产物 量m0/g 质量m1/g 的质量m2/g 14.80 15.08 15.15 ① 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：________。 2.(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
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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p-CP，探究有关因素对该降解反应速率的影响。
[实验设计]控制p-CP的初始浓度相同，固定实验温度在298 K 或313 K(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/103mol·L1 实验 实验目的 T/K pH ＋编号 H2O2 Fe2 ① 为以下实验作参照 298 3 6.0 0.30 ② 探究温度对降解反应速率的影响 ③ 298 10 6.0 0.30 [数据处理]实验测得p-CP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50～150 s内的反应速率：
－－
v(p-CP)＝________mol·L1·s1。 [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：__________________________。
(4)实验③得出的结论是：pH等于10时，__________________________________。 [思考与交流]
(5)实验时需在不同时间从反应器中取样，并使所取样品中的反应立即停止下来。根据上图中的信息，给出一种迅速停止反应的方法：__________________________________
________________________________________________________________________。
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