Question

“白鐵皮”具有較強(qiáng)的耐腐蝕性，是生產(chǎn)中常用的金屬材料之一。鍍鋅層猶如鐵皮的保護(hù)層，這層膜的厚度及均勻度也成了判斷鍍層質(zhì)量的重要指標(biāo)。某研究性學(xué)習(xí)小組為了測定鍍鋅鐵皮的厚度，設(shè)計(jì)了下面的實(shí)驗(yàn)方案：

方案一：取三塊鍍鋅鐵皮(A、B、C，截自同一塊鍍鋅鐵皮)，將鍍鋅鐵皮A放入燒杯中，加入40 mL 6 mol·L^－1鹽酸，反應(yīng)時(shí)用玻璃棒小心翻動(dòng)鍍鋅鐵皮，待鋅鍍層反應(yīng)完全時(shí)，立即將未反應(yīng)的鐵皮取出，洗滌、小心烘干、稱量。將B、C重復(fù)上面的實(shí)驗(yàn)。

(1)鋅鍍層完全反應(yīng)的標(biāo)志是

________________________________________________________________________。

(2)如何檢驗(yàn)鐵片已經(jīng)洗凈

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________________________________________________________________________。

(3)該小組的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄及數(shù)據(jù)處理如下，完成下列表格。(鋅的密度為7.14 g/cm³)

	數(shù)據(jù)記錄	數(shù)據(jù)處理
鍍鋅鐵皮	長度/cm	寬度/cm	鍍鋅鐵皮質(zhì)量/g	鐵皮質(zhì)量/g	鋅鍍層厚度(單側(cè))/cm	鋅鍍層平均厚度(單側(cè))/cm
A	5.00	4.90	4.460	4.313	4.201×10－4
B	5.10	5.00	4.421	4.267	4.229×10－4
C	5.20	5.00	4.640	4.467	4.660×10－4

計(jì)算鍍鋅鐵皮鋅鍍層平均厚度(單側(cè))________cm。本實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生誤差的地方可能有哪些(任意列舉兩

種)________________________________________________________________________

________________________________________________________________________、

________________________________________________________________________。

方案二：已知鋅與強(qiáng)堿溶液反應(yīng)的離子方程式為：Zn＋2OH^－＋2H₂O===[Zn(OH)₄]^2－＋H₂↑。某同學(xué)按下圖裝置設(shè)計(jì)了測定鍍鋅鐵皮鍍層厚度的實(shí)驗(yàn)方案，將單側(cè)面積為S cm²、質(zhì)量為m g的鍍鋅鐵皮放入6 mol·L^－1 NaOH溶液中�；卮鹣铝袉栴}。

(4)裝置中導(dǎo)管a的作用是

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

(5)檢查氣密性，將藥品和水裝入各儀器中，連接好裝置后，需進(jìn)行的操作還有：①記錄C的液面位置；②待B中不再有氣體產(chǎn)生并恢復(fù)至室溫；③由A向B中滴加足量NaOH溶液；④上下移動(dòng)C，使干燥管和C中液面相平。上述操作的順序是

____________________________________________________(填序號(hào))。

(6)實(shí)驗(yàn)前后堿式滴定管中液面讀數(shù)分別為V₁ mL、V₂ mL(實(shí)驗(yàn)條件下的氣體摩爾體積為V_m  L·mol^－1)。則鍍鋅鐵皮的厚度為

________________________________________________________cm。(寫出數(shù)學(xué)表達(dá)式)

 

Answer 1

【答案】

(1)產(chǎn)生氣泡的速率突然減小

(2)取最后一次洗滌液，加入AgNO₃溶液，若無白色沉淀生成，則鐵片已洗凈(或用玻璃棒蘸取最后一次洗滌液，滴在藍(lán)色石蕊試紙上，若不變紅色，則鐵片已洗凈)

(3)4.215×10^－4　鍍鋅鐵皮長、寬測量；反應(yīng)前后鐵皮質(zhì)量稱量；終點(diǎn)判斷；反應(yīng)后鐵皮洗滌；鐵皮烘干程度(任選兩個(gè))

(4)使分液漏斗和錐形瓶內(nèi)氣壓相同，以便于NaOH溶液能順利滴下

(5)④①③②④①(回答④①③②也可)

(6)h＝

【解析】

試題分析：(1)當(dāng)鋅鍍層完全反應(yīng)后就是鐵與鹽酸反應(yīng)，由于鋅和鐵的活潑性不同，反應(yīng)速率就不同。

(2)從溶液中取出的鐵片必然帶有鹽酸及其鹽，當(dāng)洗凈時(shí)也就是不再含有鹽酸及其鹽，所以檢驗(yàn)鐵片是否洗凈就是檢驗(yàn)氯離子，也可檢驗(yàn)其酸性。

(3)由三組所列鋅鍍層厚度數(shù)據(jù)來看，第三組數(shù)據(jù)與另兩組有較大差距，應(yīng)舍去，取前兩組數(shù)據(jù)取平均值得4.215×10^－4 cm；本實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生誤差的地方可能有：長度和寬度的測量，質(zhì)量的測量，恰好反應(yīng)的判斷，反應(yīng)后鐵皮的洗滌是否干凈、烘干是否徹底等。

(4)隨著分液漏斗內(nèi)的液體不斷流下，其內(nèi)部壓強(qiáng)變小，不利于液體流下。

(5)本實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵是測量氣體的體積。根據(jù)此裝置的原理，應(yīng)兩次記錄C中的讀數(shù)，取其差值就是所得氣體的體積，所以第一步就應(yīng)該是④。

(6)V(H₂)＝(V₂－V₁) mL，n(Zn)＝n(H₂)＝(V₂－V₁)/(1000·V_m)，m(Zn)＝65 g·mol^－1n(Zn)，鋅的密度是7.14 g·cm^－3，V(Zn)＝m(Zn)/7.14，由于鐵片表面有上、下兩層，所以每一層的厚度h＝V(Zn)/2S，代入即得答案。

考點(diǎn)：考查化學(xué)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)、分析與評(píng)價(jià)

點(diǎn)評(píng)：化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，所以有化學(xué)實(shí)驗(yàn)即科學(xué)探究之說法�？v觀近幾年高考，主要以考察探究性實(shí)驗(yàn)和物質(zhì)制備實(shí)驗(yàn)為主。這些探究性和制備性實(shí)驗(yàn)的試題，綜合性強(qiáng)，理論和實(shí)踐的聯(lián)系緊密，有的還提供一些新的信息，這就要求學(xué)生必須認(rèn)真、細(xì)致的審題，聯(lián)系所學(xué)過的知識(shí)和技能，進(jìn)行知識(shí)的類比、遷移、重組，全面細(xì)致的思考才能得出正確的結(jié)論，有利于培養(yǎng)學(xué)生的綜合實(shí)驗(yàn)?zāi)芰�，提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。