Question

“白鐵皮”具有較強的耐腐蝕性，是生產中常用的金屬材料之一。鍍鋅層猶如鐵皮的保護層，這層膜的厚度及均勻度也成了判斷鍍層質量的重要指標。某研究性學習小組為了測定鍍鋅鐵皮的厚度，設計了下面的實驗方案：

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，反應時用玻璃棒小心翻動鍍鋅鐵皮，待鋅鍍層反應完全時，立即將未反應的鐵皮取出，洗滌、小心烘干、稱量。將B、C重復上面的實驗。

(1)鋅鍍層完全反應的標志是

________________________________________________________________________。

(2)如何檢驗鐵片已經洗凈

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

(3)該小組的實驗數據記錄及數據處理如下，完成下列表格。(鋅的密度為7.14 g/cm³)

	數據記錄	數據處理
鍍鋅鐵皮	長度/cm	寬度/cm	鍍鋅鐵皮質量/g	鐵皮質量/g	鋅鍍層厚度(單側)/cm	鋅鍍層平均厚度(單側)/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

計算鍍鋅鐵皮鋅鍍層平均厚度(單側)________cm。本實驗中產生誤差的地方可能有哪些(任意列舉兩

種)________________________________________________________________________

________________________________________________________________________、

________________________________________________________________________。

方案二：已知鋅與強堿溶液反應的離子方程式為：Zn＋2OH^－＋2H₂O===[Zn(OH)₄]^2－＋H₂↑。某同學按下圖裝置設計了測定鍍鋅鐵皮鍍層厚度的實驗方案，將單側面積為S cm²、質量為m g的鍍鋅鐵皮放入6 mol·L^－1 NaOH溶液中。回答下列問題。

(4)裝置中導管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中不再有氣體產生并恢復至室溫；③由A向B中滴加足量NaOH溶液；④上下移動C，使干燥管和C中液面相平。上述操作的順序是

____________________________________________________(填序號)。

(6)實驗前后堿式滴定管中液面讀數分別為V₁ mL、V₂ mL(實驗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。(寫出數學表達式)

 

Answer 1

【答案】

(1)產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；反應前后鐵皮質量稱量；終點判斷；反應后鐵皮洗滌；鐵皮烘干程度(任選兩個)

(4)使分液漏斗和錐形瓶內氣壓相同，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)當鋅鍍層完全反應后就是鐵與鹽酸反應，由于鋅和鐵的活潑性不同，反應速率就不同。

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

(3)由三組所列鋅鍍層厚度數據來看，第三組數據與另兩組有較大差距，應舍去，取前兩組數據取平均值得4.215×10^－4 cm；本實驗中產生誤差的地方可能有：長度和寬度的測量，質量的測量，恰好反應的判斷，反應后鐵皮的洗滌是否干凈、烘干是否徹底等。

(4)隨著分液漏斗內的液體不斷流下，其內部壓強變小，不利于液體流下。

(5)本實驗的關鍵是測量氣體的體積。根據此裝置的原理，應兩次記錄C中的讀數，取其差值就是所得氣體的體積，所以第一步就應該是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：考查化學實驗的設計、分析與評價

點評：化學是一門以實驗為基礎的學科，所以有化學實驗即科學探究之說法。縱觀近幾年高考，主要以考察探究性實驗和物質制備實驗為主。這些探究性和制備性實驗的試題，綜合性強，理論和實踐的聯系緊密，有的還提供一些新的信息，這就要求學生必須認真、細致的審題，聯系所學過的知識和技能，進行知識的類比、遷移、重組，全面細致的思考才能得出正確的結論，有利于培養學生的綜合實驗能力，提升學生的科學素養。