Question

12．某研究性學(xué)習(xí)小組借助A～D的儀器裝置完成有關(guān)實(shí)驗(yàn)．

為了探究鍍鋅薄鐵板上的鋅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)ω（Zn）和鍍層厚度，查詢得知鋅易溶于強(qiáng)堿：Zn+2NaOH=Na₂ZnO₂+H₂↑．據(jù)此，截取面積為S的雙面鍍鋅薄鐵板試樣，剪碎、稱得質(zhì)量為m₁g．用固體燒堿和水作試劑，擬出下列實(shí)驗(yàn)方案并進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)．
方案甲：通過測量試樣與堿反應(yīng)生成的氫氣體積來實(shí)現(xiàn)探究目標(biāo)．
（1）選用B和D（填儀器標(biāo)號(hào)）兩個(gè)裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，如何檢查該裝置的氣密性．寫出檢驗(yàn)方法往D中注入一定量的水，記錄液面所在的位置，一段時(shí)間后液面位置保持不變，說明氣密性良好．
（2）測得充分反應(yīng)后生成氫氣的體積為VL（標(biāo)準(zhǔn)狀況），ω（Zn）=$\frac{65V}{22.4m{\;}_{1}}$．
（3）計(jì)算鍍層厚度，還需檢索的一個(gè)物理量是金屬鋅的密度．
（4）若裝置B中的恒壓分液漏斗改為普通分液漏斗，測量結(jié)果將偏大（填“偏大”、“偏小”或“無影響”）．
方案乙：通過稱量試樣與堿反應(yīng)前后的質(zhì)量實(shí)現(xiàn)探究目標(biāo)．
（5）選用儀器C做實(shí)驗(yàn)，試樣經(jīng)充分反應(yīng)，經(jīng)過過濾、洗滌、烘干，（填實(shí)驗(yàn)操作）稱得其質(zhì)量為m₂g．
（6）ω（Zn）=$\frac{m{\;}_{1}-m{\;}_{2}}{m{\;}_{1}}$．

Answer 1

分析 （1）Zn和Fe中只有Zn可以與NaOH產(chǎn)生氣體，通過排水收集氣體，根據(jù)反應(yīng)方程式即可算出Zn的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；往D中注入一定量的水，記錄液面所在的位置，一段時(shí)間后液面位置保持不變，說明氣密性良好；
（2）計(jì)算生成氫氣的物質(zhì)的量，根據(jù)電子守恒計(jì)算Zn的質(zhì)量，進(jìn)而計(jì)算Zn的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
（3）可以獲得Zn的質(zhì)量，如果有密度，則可以求出Zn的體積，再由Zn的截面積可求出Zn的厚度；
（4）若裝置B中的恒壓分液漏斗改為普通分液漏斗，加入氫氧化鈉溶液排出空氣體積會(huì)計(jì)算在生成氫氣的體積之內(nèi)；
（5）選用儀器C做實(shí)驗(yàn)，試樣經(jīng)充分反應(yīng)，經(jīng)過過濾、洗滌、烘干，稱得其質(zhì)量為m₂g，利用鋅反應(yīng)鐵不反應(yīng)計(jì)算；
（6）利用鋅反應(yīng)鐵不反應(yīng)，固體減少的質(zhì)量即為Zn的質(zhì)量．

解答 解：（1）Zn和Fe中只有Zn可以與NaOH產(chǎn)生氣體，通過排水收集氣體，根據(jù)反應(yīng)方程式即可算出Zn的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，所以需要的裝置有測H₂的體積的D裝置；往D中注入一定量的水，記錄液面所在的位置，一段時(shí)間后液面位置保持不變，說明氣密性良好；
故答案為：D；往D中注入一定量的水，記錄液面所在的位置，一段時(shí)間后液面位置保持不變，說明氣密性良好
（2）根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒，可知n（Zn）=n（H₂）=$\frac{VL}{22.4L/mol}$=$\frac{V}{22.4}$mol，則w （Zn）=$\frac{\frac{V}{22.4}×65}{m{\;}_{1}}$=$\frac{65V}{22.4m{\;}_{1}}$，
故答案為：$\frac{65V}{22.4m{\;}_{1}}$；
（3）有可以獲得Zn的質(zhì)量，如果有密度，則可以求出Zn的體積，再由Zn的截面積可求出Zn的厚度，
故答案為：金屬鋅的密度；
（4）若裝置B中的恒壓分液漏斗改為普通分液漏斗，加入氫氧化鈉溶液排出空氣體積會(huì)計(jì)算在生成氫氣的體積之內(nèi)，導(dǎo)致氫氣體積偏大，計(jì)算Zn的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏大，故答案為：偏大；
（5）選用儀器C做實(shí)驗(yàn)，試樣經(jīng)充分反應(yīng)，經(jīng)過過濾、洗滌、烘干，稱得其質(zhì)量為m₂g，利用鋅反應(yīng)鐵不反應(yīng)原理計(jì)算，故答案為：過濾、洗滌、烘干；
（6）減少的質(zhì)量即為Zn的質(zhì)量，減少的質(zhì)量為m₁g-m₂g，故ω（Zn）=$\frac{m{\;}_{1}-m{\;}_{2}}{m{\;}_{1}}$，故答案為：$\frac{m{\;}_{1}-m{\;}_{2}}{m{\;}_{1}}$．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)含量測定，關(guān)鍵是測定原理的理解，側(cè)重考查學(xué)生分析問題、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的能力，注意定量實(shí)驗(yàn)中盡可能的減少誤差．