Question

“白鐵皮”即鍍鋅鐵皮，鍍鋅層猶如鐵皮的保護(hù)層，具有較強的耐腐蝕性，這層膜的厚度是判斷白鐵皮質(zhì)量的重要指標(biāo)，某研究性學(xué)習(xí)小組為了測定鍍膜厚度，設(shè)計了下面的實驗方案．
已知：
鋅與強堿溶液反應(yīng)的離子方程式為：Zn+20H^-=Zn0₂^2-+H₂↑鋅的密度為
dg/cm³，某學(xué)習(xí)小組同學(xué)設(shè)計了如圖裝置，使單側(cè)面積為Scm²、質(zhì)量為mg，的鍍鋅鐵皮完全浸人6mol?L^-1NaOH溶液中，充分反應(yīng)．回答下列問題：
（1）儀器名稱A

 

_B

 

（2）裝置中導(dǎo)管 a 的作用是

 

，
（3）干燥管C與量氣管D（具有刻度的細(xì)長玻璃管）在反應(yīng)前后液面高度有何要求：反應(yīng)前

 

，反應(yīng)后

 

，（答：“C中液面高于D中液面”，“C中液面低于D中液面”，“C中液面與D中液面相平”）
其目的是

 

（4）除了鋅之外，另一種常見金屬與強堿溶液反應(yīng)的離子方程式為

 

（5）請設(shè)計實驗證明，鐵并未與強堿溶液反應(yīng)而進(jìn)入溶液

 

（6）實驗前后量氣管中液面讀數(shù)分別為 V₁mL、V₂mL，（實驗條件的氣體摩爾體積為V_m L?mol^-1），則鍍鋅鐵皮的厚度為h=

 

cm（ 寫出數(shù)學(xué)表達(dá)式 ）．
（7）請另設(shè)計一種測鍍鋅膜的厚度的方案，并用簡單的方式表述出來：

Answer 1

考點：探究物質(zhì)的組成或測量物質(zhì)的含量,常見金屬元素的單質(zhì)及其化合物的綜合應(yīng)用

專題：實驗探究和數(shù)據(jù)處理題

分析：（1）依據(jù)裝置圖儀器和作用分析儀器名稱；
（2）裝置中導(dǎo)管a的作用是保持壓強相同是氫氧化鈉順利從分液漏斗滴下；
（3）本實驗的關(guān)鍵是測量氣體的體積，所以是開始先把量氣管兩端液面相平后，讀數(shù)記錄，加入氫氧化鈉溶液到不再有氣體放出，恢復(fù)室溫再把量氣管連段液面相平讀數(shù)；
（4）除了鋅之外，另一種常見金屬與強堿溶液反應(yīng)是鋁和氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成偏鋁酸鈉和氫氣；
（5）請設(shè)計實驗證明，鐵并未與強堿溶液反應(yīng)而進(jìn)入溶液，取B中反應(yīng)后的溶液中加入足量硝酸溶解后家里有鐵離子檢驗試劑和反應(yīng)現(xiàn)象檢驗；
（6）依據(jù)鋅鍍層厚度=

V

S

，鋅的體積=

m

ρ

，鋅的質(zhì)量=n（Zn）×M（Zn），反應(yīng)的鋅和生成的氫氣物質(zhì)的量相同；
（7）鍍鋅鐵皮與強堿反應(yīng)后，測剩余鐵的質(zhì)量，獲得鋅的質(zhì)量，再進(jìn)行換算；

解答： 解：（1）裝置圖分析可知儀器A為分液漏斗，裝置B為錐形瓶；
故答案為：分液漏斗，錐形瓶；
（2）裝置中導(dǎo)管a的作用是使分液漏斗和錐形瓶內(nèi)氣壓相同，氫氧化鈉溶液能順利滴下；
故答案為：將AB連通，平衡兩者氣壓，使液體能順利流下；
（3）根據(jù)此裝置的原理，應(yīng)兩次記錄D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)該是檢查氣密性，將藥品和水裝入各儀器中，連接好裝置后，然后是記錄D的液面位置；再就是由A向B中滴加足量NaOH溶液；待B中不再有氣體產(chǎn)生并恢復(fù)至室溫，把量氣管上下移動D，使干燥管和D中液面相平讀數(shù)來計算，反應(yīng)前C中液面與D中液面相平，反應(yīng)后C中液面與D中液面相平，目的保證BC裝置內(nèi)的氣壓始終恒定；．
故答案為：C中液面與D中液面相平，C中液面與D中液面相平，保證BC裝置內(nèi)的氣壓始終恒定；
（4）除了鋅之外，另一種常見金屬與強堿溶液反應(yīng)是鋁和氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成偏鋁酸鈉和氫氣，反應(yīng)的離子方程式為：2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑；
故答案為：2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑；
（5）請設(shè)計實驗證明，鐵并未與強堿溶液反應(yīng)而進(jìn)入溶液，取B中反應(yīng)后的溶液中加入足量硝酸溶溶液利用鐵離子檢驗試劑和反應(yīng)現(xiàn)象檢驗，取B反應(yīng)后的剩余液，加入足量的稀硝酸酸化，再滴入KSCN溶液，未見變紅說明鐵未與氫氧化鈉溶液反應(yīng)；
故答案為：取B反應(yīng)后的剩余液，加入足量的稀硝酸酸化，再滴入KSCN溶液，未見變紅說明：
（6）V（H₂）=（V₂-V₁） mL，n（Zn）=n（H₂）=

V2-V1

1000Vm

，m（Zn）=65 g?mol^-1 n（Zn）；，鋅的密度是d g?cm^-3，V（Zn）=

m

ρ

=

m(Zn)

d

；由于鐵片表面有上、下兩層，所以每一層的厚度h=

V(Zn)

2S

=

V2-V1 1000Vm ×65g/mol

2S×d

=

13(V2-V1)

400VmdS

；
故答案為：

13(V2-V1)

400VmdS

；
（7）鍍鋅鐵皮與強堿反應(yīng)后，測剩余鐵的質(zhì)量，獲得鋅的質(zhì)量，再進(jìn)行換算；
故答案為：鍍鋅鐵皮與強堿反應(yīng)后，測剩余鐵的質(zhì)量，獲得鋅的質(zhì)量，再進(jìn)行換算；

點評：本題考查了物質(zhì)性質(zhì)的實驗設(shè)計和步驟分析判斷，裝置分析是解題關(guān)鍵，注意金屬厚度的計算方法應(yīng)用，題目難度中等．