文档文本内容
5-2 物质结晶水含量测定实验
实验流程完整：通常包括物质的制备（或提取）、纯化、结晶水含量的测定等完整实验过程。
定量性强：涉及称量、滴定、恒重操作、数据计算等定量实验技能。
综合考查：将化学实验基本操作、物质性质、反应原理、误差分析、计算能力融为一体。
信息阅读量大：题干中常包含新信息（如新物质、新流程），考查信息提取与运用能力。
设问层次分明：通常按照实验步骤顺序设问，从仪器选择、操作要点、现象描述到计算与误差分析，
逐步深入。
考查维度
具体内容
考查方式
知识与技能
1. 化学实验基本仪器与操作（溶解、加热、过滤、洗涤、
滴定、恒重）。
2. 物质分离与提纯方法（结晶、洗涤顺序选择）。
3. 离子检验（如Cl⁻的检验）。
4. 结晶水合物组成的测定原理与方法。
5. 滴定分析原理（如EDTA 配位滴定、氧化还原滴定）。
6. 化学计算（物质的量、质量分数、结晶水数目计算）。
通过填空、选择、排
序、补充操作、计算表
达式等形式直接考查。
能力与素养
1. 实验探究与设计能力：理解实验目的，分析每一步操作的
作用。
2. 信息处理能力：从题干中提取新物质性质、新反应信息并
加以应用。
3. 推理与论证能力：分析操作顺序的合理性、误差产生的原
通过解释操作目的、排
序、误差分析、纠正错
误等设问进行考查。
因及影响。
4. 科学态度与责任：实验安全（图标识别）、环保意识、严
谨的科学态度（如恒重操作）。
第一步 宏观把握，明确目的
o
通读全题，划分实验阶段（如制备、纯化、测定）。
o
明确最终目标：测定何种物质的结晶水含量（x 值）。
第二步 阶段分析，层层突破
o
制备/前处理阶段：关注原料、反应条件、除杂方法。
o
纯化/结晶阶段：关注结晶方法、洗涤顺序及目的。
o
测定阶段：明确测定原理（如加热失重法、滴定间接法）。
若是加热失重法：思维路径为 称样 → 加热至恒重 → 计算质量差（水质量）→ 求
x。
若是滴定间接法：思维路径为 称样 → 溶解 → 滴定测主体金属离子物质的量 → 结
合总质量求水质量 → 求x。
第三步 规范作答，检查逻辑
o
仪器、操作名称书写规范。
o
解释类问题答出“目的+结论”。
o
计算题写出表达式，注意有效数字和单位。
o
误差分析遵循“操作失误 → 测量值变化 → 对计算结果（x 值）的影响”。
类别
具体知识点
实验
操作
1. 过滤、蒸发、结晶、洗涤、干燥的操作要点与仪器。
2. 滴定管的正确使用步骤（检漏、润洗、装液、调零、读数）。
3. 沉淀的洗涤方法与洗净检验（取最后一次洗涤液检验）。
4. 恒重操作：指两次称量质量差不超过一定范围（如0.001g），是重量法关键。
物质
性质
1. 结晶水合物：含有结晶水的化合物，加热易失去结晶水。
2. 物质溶解性：温度的影响（如热溶冷析），在洗涤剂选择中的应用。
3. 物质稳定性：如胆矾受热分解，BaSO₄ 高温下可能被还原。
测定
原理
1. 直接法（加热失重）：m(样品) - m(无水物) = m(结晶水)，通过物质的量比求x。
2. 间接法（滴定）：通过滴定测定无水物中某成分的物质的量，推算无水物质量，再求水质
量。常用滴定：酸碱滴定、氧化还原滴定（如KMnO₄）、配位滴定（如EDTA）。
计算
核心
n(结晶水) : n(无水盐) = x : 1
关键在于准确求得n(结晶水)和n(无水盐)。公式变形灵活应用。
误差
分析
牢记：x ∝ m(水) / m(无水盐) 或对应的物理量比值。
分析任何操作失误导致m(水)或m(无水盐)的测量值如何变化，从而判断x 的偏差。
易错点
错误示例或原因分析
正确思路
洗涤顺序
凭感觉排序，未考虑各步
洗涤目的。
遵循“先洗去易溶杂质，再洗去难溶或有机杂质，最后利于
干燥”的逻辑。如题1(3)，先用同离子溶液减少溶解，再用
水，最后用易挥发有机溶剂。
洗净检验
直接加AgNO₃ 检验Cl⁻，
未说明“取最后一次洗涤
液”和“酸化”。
规范表述：取最后一次洗涤液少许于试管中，先加稀硝酸酸
化，再加AgNO₃ 溶液，若无白色沉淀，则已洗净。
恒重操作
认为加热一次、称量一次
即可。
必须重复加热、冷却、称量，直至连续两次称量质量相差不
超过0.001g（或题目要求）。
冷却地点
加热后的坩埚在空气中冷
却。
加热后的样品或坩埚必须在干燥器中冷却，防止重新吸水。
滴定操作
排序
顺序混乱，遗漏关键步
骤。
掌握标准流程：检漏清洗 → 润洗 → 装液 → 调液面/赶气
泡 → 读数滴定。
计算表达
式
直接写数字运算，未用题
目给出的字母表示。
严格使用题目中定义的物理量符号（如m, c, V）列代数表达
式。注意区分“样品质量”和“无水物质量”。
误差分析
方向
只说“偏大”“偏小”，
未建立清晰因果链。
分步推理：①操作错误 → ②导致哪个测量值（V, m₁, m₂
等）如何变化 → ③根据计算公式，判断x 值的变化。
【典例】
【审题】
1．（2025·陕晋青宁卷·高考真题）某实验室制备糖精钴
，并测定其结晶水含量。
已知：
表示糖精根离子，其摩尔质量为
，糖精
钴的溶解度在热水中较大，在冷水中较小；丙酮沸点为
，与水互溶。
(一)制备
I．称取
，加入
蒸馏水，搅拌溶解，得
溶液1。
Ⅱ．称取
(稍过量)糖精钠(
)，加入
蒸馏
水，加热搅拌，得溶液2。
Ⅲ．将溶液2 加入到接近沸腾的溶液1 中，反应3 分钟后停止
加热，静置，冷却结晶。
Ⅳ．过滤，依次用三种不同试剂洗涤晶体，晾干得产品。
回答下列问题：
（1）I 和Ⅱ中除烧杯外，还需用到的玻璃仪器有 、
(写出两种)
（2）Ⅲ中静置过程有少量晶体出现时，可将烧杯置于
中，以使大量晶体析出。
（3）Ⅳ中用①丙酮、②冷水、③冷的
溶液洗涤晶
体，正确顺序为 。
A．①③② B．③②① C．②①③
（4）Ⅳ中为了确认氯离子已经洗净，取水洗时的最后一次滤
液于试管中， (将实验操作、现象和结论补充完
整)。
（5）与本实验安全注意事项有关的图标有 。
(二)结晶水含量测定
和
形成
配合物。准确称取
糖精钴产品于锥
形瓶中，加蒸馏水，加热溶解，再加入缓冲溶液和指示
剂，在50~60℃下，用
的
标准溶液滴定。
1.
速览全题，划分结构：
o
标题明确：“制备糖精钴并测定
其结晶水含量”。
o
题目分为 (一)制备 和 (二)结晶
水含量测定 两大部分。
2.
细读制备部分 (I-IV)：
o
原料：CoCl₂·6H₂O 和 糖精钠
(NaSac)。
o
关键信息：糖精钴“在热水中较
大，在冷水中较小”；丙酮与水
互溶、沸点低。
o
流程：溶解 → 混合反应 → 冷
却结晶 → 过滤洗涤 → 晾干。
o
审题重点：
(2)问“使大量晶体析出”：联想
到“冷水中溶解度小”，故应降
温，用冰水浴。
(3)问“洗涤顺序”：需分析三种
试剂各自作用。冷的NaSac 溶液
（同离子效应减少溶解损失）→
冷水（进一步除可溶性杂质）→
丙酮（与水互溶带走水并易挥发
利于干燥）。故选B。
(4)问“确认氯离子洗净”：是经
典检验，注意操作完整性。
3.
细读测定部分：
o
原理：用EDTA 滴定Co²⁺，是间
接测定法。EDTA 与Co²⁺ 形成
1:1 配合物。
o
数据：样品质量m，EDTA 浓度
c，消耗体积V。
o
审题重点：
(6)问滴定管操作排序：
考查基本实验技能，按
标准流程选cabd。
(7)问计算x：核心是找
到n(Co²⁺) = n(EDTA) =
（6）下列操作的正确顺序为 (用字母排序)。
a．用标准溶液润洗滴定管
b．加入标准溶液至“0”刻度以上
处
c．检查滴定管是否漏水并清洗
d．赶出气泡，调节液面，准确记录读数
（7）滴定终点时消耗标准溶液
，则产品
中x 的测定值为 (用含
m、c、V 的代数式表示)；若滴定前滴定管尖嘴处无气
泡，滴定后有气泡，会导致x 的测定值 (填“偏
高”“偏低”或“无影响”)。
【答案】（1） 玻璃棒 量筒（或胶头滴管等，合理
即可）
（2）冰水浴
（3）B
（4）加稀硝酸酸化，再滴加AgNO3溶液，无白色沉淀生成，
说明Cl-已洗净
（5）ABC
（6）cabd
（7）
（或：
） 偏高
【解析】按照反应
制备糖精钴，然后在冰水浴中结晶，再按照“冷的1%
NaSac 溶液、冷水、丙酮”顺序进行洗涤，得到糖精钴晶
体，最后将糖精钴晶体溶解后用EDTA 标准溶液滴定测定
含有结晶水的数量。
（1）步骤I、Ⅱ中需要使用量筒、胶头滴管量取蒸馏水，并
用玻璃棒搅拌以加快固体溶解速率。
（2）因为糖精钴在冷水中溶解度较小，所以为了尽快让大量
晶体析出，应降低溶液温度，可将烧杯置于冰水浴中。
（3）先用冷的1% NaSac 溶液洗涤，可降低糖精钴溶解度，
减少晶体损失，还能将晶体表面吸附的Co2+转化为晶体析
出，且不引入新的杂质，再用冷水洗涤，可降低晶体溶解
度并洗去溶液中存在的可溶性离子，丙酮可以与水互溶且
沸点比关键水的低，故最后用丙酮洗涤以除去残留的水且
能使晶体快速干燥，故答案为B。
cV ，进而得到无水物
Co(Sac)₂ 的质量，再用总
质量m 减去它得水质
量，列比例求x。
误差分析：“滴定前无
气泡，滴定后有气泡”
导致读取的V 偏小，代
入公式推出x 偏高。
审题心得：本题将新物质的制备与经典配位
滴定结合，审题时要紧紧抓住“结晶水测
定”的两种基本方法之一（这里是间接滴定
法），并充分利用题目给出的新信息（如溶
解度、丙酮性质）解决具体操作问题。
（4）Ⅳ中为了确认氯离子已经洗净的步骤为：取水洗时的最
后一次滤液于试管中，加稀硝酸酸化，再滴加AgNO3溶
液，无白色沉淀生成，说明Cl-已洗净。
（5）进行化学实验需要佩戴护目镜，以保护眼睛，同时化学
实验结束后，离开实验室前需用肥皂等清洗双手，该实验
涉及加热操作，因此需要防止热烫，要选择合适的工具进
行操作，避免直接触碰，故A、B、C 符合题意；该实验
中未涉及锐器的操作，D 不符合题意，故答案为ABC。
（6）使用滴定管前首先要检漏，确定不漏液之后用蒸馏水清
洗(c)，再用待装的标准溶液进行润洗(a)，待润洗完成后
装入标准溶液至“0”刻度以上2~3 mL 处(b)，放液赶出气
泡后调节液面至“0”刻度或“0”刻度下，准确记录标准溶
液体积的初始读数(d)，故答案为cabd。
（7）滴定消耗的
，EDTA 与Co2+形成
1：1 配合物，则样品溶解后的
，即样
品中的
，而
，所以
，解得
；若滴定前滴定管尖嘴处无气泡，滴定后有气泡，测得消
耗EDTA 溶液体积偏小，即V 偏小，根据
，则x 偏高。
1．（2021·全国甲卷·高考真题）胆矾(
)易溶于水，难溶于乙醇。某小组用工业废铜焙烧得到
的
(杂质为氧化铁及泥沙)为原料与稀硫酸反应制备胆矾，并测定其结晶水的含量。回答下列问
题：
（1）制备胆矾时，用到的实验仪器除量筒、酒精灯、玻璃棒、漏斗外，还必须使用的仪器有 (填标
号)。
A．烧杯 B．容量瓶 C．蒸发皿 D．移液管
（2）将
加入到适量的稀硫酸中，加热，其主要反应的化学方程式为 ，与直接用废铜和浓硫酸
反应相比，该方法的优点是 。
（3）待
完全反应后停止加热，边搅拌边加入适量
，冷却后用
调
为3.5～4，再煮沸
，冷却后过滤。滤液经如下实验操作：加热蒸发、冷却结晶、 、乙醇洗涤、 ，
得到胆矾。其中，控制溶液
为3.5～4 的目的是 ，煮沸
的作用是 。
（4）结晶水测定：称量干燥坩埚的质量为
，加入胆矾后总质量为
，将坩埚加热至胆矾全部变为白
色，置于干燥器中冷至室温后称量，重复上述操作，最终总质量恒定为
。根据实验数据，胆矾分
子中结晶水的个数为 (写表达式)。
（5）下列操作中，会导致结晶水数目测定值偏高的是 (填标号)。
①胆矾未充分干燥 ②坩埚未置于干燥器中冷却 ③加热时有少量胆矾迸溅出来
【答案】 A、C CuO+H2SO4
CuSO4+H2O 不会产生二氧化硫且产生等量胆矾消耗硫酸少
（硫酸利用率高） 过滤 干燥 除尽铁，抑制硫酸铜水解 破坏氢氧化铁胶体，易于
过滤
①③
【解析】（1）制备胆矾时，根据题干信息可知，需进行溶解、过滤、结晶操作，用到的实验仪器除量
筒、酒精灯、玻璃棒、漏斗外，还必须使用的仪器有烧杯和蒸发皿，A、C 符合题意，故答案为：A、
C；
（2）将
加入到适量的稀硫酸中，加热，其主要反应的化学方程式为CuO+H2SO4
CuSO4+H2O；直接
用废铜和浓硫酸反应生成硫酸铜与二氧化硫和水，与这种方法相比，将
加入到适量的稀硫酸中，
加热制备胆矾的实验方案具有的优点是：不会产生二氧化硫且产生等量胆矾消耗硫酸少（硫酸利用率
高）；
（3） 硫酸铜溶液制硫酸铜晶体，操作步骤有加热蒸发、冷却结晶、过滤、乙醇洗涤、干燥；
中含氧
化铁杂质，溶于硫酸后会形成铁离子，为使铁元素以氢氧化铁形成沉淀完全，需控制溶液
为3.5～
4，酸性环境同时还可抑制铜离子发生水解；操作过程中可能会生成氢氧化铁胶体，所以煮沸
，目的是破坏氢氧化铁胶体，使其沉淀，易于过滤，故答案为：过滤；干燥；除尽铁，抑制硫酸铜水
解；破坏氢氧化铁胶体，易于过滤；
（4） 称量干燥坩埚的质量为
，加入胆矾后总质量为
，将坩埚加热至胆矾全部变为白色，置于干燥
器中冷至室温后称量，重复上述操作，最终总质量恒定为
。则水的质量是(
－
)g，所以胆矾
（CuSO4•nH2O）中n 值的表达式为
=n:1，解得n＝
；
（5） ①胆矾未充分干燥，导致所测m2偏大，根据n=
可知，最终会导致结晶水数目定值偏
高，符合题意；
②坩埚未置于干燥器中冷却，部分白色硫酸铜会与空气中水蒸气结合重新生成胆矾，导致所测m3偏大，根
据n=
可知，最终会导致结晶水数目定值偏低，不符合题意；
③加热胆矾晶体时有晶体从坩埚中溅出，会使m3数值偏小，根据n=
可知，最终会导致结晶水
数目定值偏高，符合题意；综上所述，①③符合题意，故答案为：①③。
2．（2011·四川·高考真题）三草酸合铁酸钾晶体（K3[Fe(C2O4)3]·xH2O）是一种光敏材料，在110℃可完全
失去结晶水。为测定该晶体中铁的含量和结晶水的含量，某实验小组做了如下实验：
（1）铁含量的测定
步骤一：称量5.00g 三草酸合铁酸钾晶体，配制成250mL 溶液。
步骤二：取所配溶液25.00mL 于锥形瓶中，加稀H2SO4酸化，滴加KMnO4溶液至草酸根恰好全部氧化成二
氧化碳，同时，MnO4
-被还原成Mn2+。向反应后的溶液中计入一小匙锌粉，加热至黄色刚好消失，过
滤，洗涤，将过滤及洗涤所得溶液收集到锥形瓶中，此时，溶液仍呈酸性。
步骤三：用0.010mol/L KMnO4溶液滴定步骤二所得溶液至终点，消耗KMnO4溶液20.02mL 滴定中MnO4
-
被还原成Mn2+ 。重复步骤二、步骤三操作，滴定消耗0.010mol/L KMnO4溶液19.98mL。
请回答下列问题：
① 配制三草酸合铁酸钾溶液的操作步骤依次是：称量、 、转移、洗涤并转移、 摇匀。
② 加入锌粉的目的是 。
③ 写出步骤三中发生反应的离子方程式 。
④ 实验测得该晶体中铁的质量分数为 。在步骤二中，若加入的KMnO4的溶液的量不够，则测
得的铁含量 。（选填“偏低”“偏高”“不变”）
（2）结晶水的测定
将坩埚洗净，烘干至恒重，记录质量；在坩埚中加入研细的三草酸合铁酸钾晶体，称量并记录质量；加热
至110℃，恒温一段时间，置于空气中冷却，称量并记录质量；计算结晶水含量。请纠正实验过程中
的两处错误； ; 。
【答案】（1） 溶解 定容 将Fe3+还原为Fe2+ 5Fe2++MnO +8H+＝5Fe3++Mn2++4H2O
11.2% 偏高
（2） 加热后的晶体要在干燥器中冷却 对盛有样品的坩埚进行多次加热，干燥器中冷却，称量
并记录质量，直至称量质量几乎相等
【解析】（1）①在配制物质的量浓度的溶液时，要经过：计算→称量→溶解→移液、洗涤→振荡→定容
→摇匀等步骤，故答案为：溶解；定容；
②由于需要把溶液中的铁离子转化为亚铁离子，所以加入锌粉的目的是将Fe3+恰好还原成Fe2+，故答案
为：将Fe3+还原为Fe2+；
③在步骤三中亚铁离子被高锰酸钾氧化，发生的离子反应为：5Fe2++MnO +8H+＝5Fe3++Mn2++4H2O，故答
案为：5Fe2++MnO +8H+＝5Fe3++Mn2++4H2O；
④根据步骤三中的离子反应可知：n（Fe）=5n（MnO ）=5×
×10-3×0.01 mol•L-1×10=1.0×10-
2mol，m（Fe）=56 g•mol-1×10-2mol=0.56g。晶体中铁的质量分数=
×100%=11.2%，若在步骤二中
滴入酸性高锰酸钾溶液不足，则会有部分草酸根离子未被氧化，在步骤三中则会造成消耗酸性高锰酸
钾溶液的量偏大，从而计算出的铁的量增多，含量偏高，故答案为：11.2%；偏高；
（2）加热后的晶体要在干燥器中冷却，防止重新吸收空气中的水分；另外对盛有样品的坩埚进行多次加
热，干燥器中冷却，称量并记录质量，直至称量质量几乎相等，故答案为：加热后的晶体要在干燥器
中冷却；对盛有样品的坩埚进行多次加热，干燥器中冷却，称量并记录质量，直至称量质量几乎相
等。
3．（2013·海南·高考真题）BaCl2·xH2O 中结晶水数目可通过重量法来确定：
①称取1.222g 样品，置于小烧杯中，加入适量稀盐酸，加热溶解，边搅拌边滴加稀硫酸到沉淀完全，静
置；
②过滤并洗涤沉淀；
③将盛有沉淀的滤纸包烘干并中温灼烧；转入高温炉中，反复灼烧到恒重，称得沉淀质量为1.165g。
回答下列问题：
（1）在操作②中，需要先后用稀硫酸和 洗涤沉淀；检验沉淀中氯离子是否洗净的方法是
。
（2）计算BaCl2·xH2O 中的x= （要求写出计算过程）。
（3）操作③中，如果空气不充足和温度过高，可能会有部分沉淀被滤纸中的碳还原为BaS，这使x 的测定
结果 （填“偏低”、“偏高”或“不变”）。
【答案】 蒸馏水 取水洗液于试管中，加入稀硝酸酸化，滴加AgNO3溶液，若无白色浑浊出现，
则表明Cl-已经洗净 沉淀1.165g 为硫酸钡质量，其物质的量=
=5.000×10-3mol，故氯化
钡晶体中氯化钡的质量=0.005mol×208g/mol=1.04g，含有结晶水的质量=1.222g-1.04g=0.182g，则
208：18x=1.04g：0.182g，解得x≈2 偏高
【解析】（1）应用硫酸与蒸馏水进行沉淀洗涤；具体方法是取水洗液于试管中，加入稀硝酸酸化，滴加
AgNO3溶液，若无白色浑浊出现，则表明Cl-已经洗净；
（2）根据硫酸钡质量计算氯化钡质量，进而计算水的质量，根据二者质量之比确定x 的值；
（3）部分沉淀被滤纸中的碳还原为BaS，单质固体硫酸钡的质量偏小，测定氯化钡的质量偏小，水的质量
偏大。
【解析】（1）应用硫酸与蒸馏水进行进行沉淀洗涤，具体方法是取水洗液于试管中，加入稀硝酸酸化，
滴加AgNO3溶液，若无白色浑浊出现，则表明Cl-已经洗净；
故答案为：蒸馏水；取水洗液于试管中，加入稀硝酸酸化，滴加AgNO3溶液，若无白色浑浊出现，则表明
Cl-已经洗净；
（2）沉淀1.165g 为硫酸钡质量，其物质的量=
=5.000×10-3mol，故氯化钡晶体中氯化钡的质量
=0.005mol×208g/mol=1.04g，含有结晶水的质量=1.222g-1.04g=0.182g，则208：18x=1.04g：0.182g，
解得x≈2；
故答案为：2；
（3）部分沉淀被滤纸中的碳还原为BaS，单质固体硫酸钡的质量偏小，测定氯化钡的质量偏小，水的质量
偏大，故x 的值偏高；
故答案为：偏高。
