(2009?靜安區(qū)二模)白鐵即鍍鋅鐵皮,某學(xué)習(xí)小組的三位同學(xué)為了測(cè)定鋅鍍層的厚度,提出了各自的設(shè)計(jì)方案.
Ⅰ.甲同學(xué)的方案是,先用鹽酸將鍍鋅鐵皮表面的鋅反應(yīng)掉,通過(guò)差量算出鋅的質(zhì)量,然后再由查得的鋅密度算出鋅層的體積,最后由體積除以鍍鋅鐵皮面積算得鋅層厚度.
(1)配制1mol/L的鹽酸100mL,需取用36.5%(ρ=1.181g/cm3)的鹽酸
8.5
8.5
mL;配制過(guò)程中要用到的玻璃儀器除量筒、燒杯、玻璃棒外,還有
100mL容量瓶、膠頭滴管
100mL容量瓶、膠頭滴管

(2)將相同大小相同厚度的普通鋅片和鍍鋅鐵皮放入兩只試管,各加入同量1mol/L的鹽酸,觀察鍍鋅鐵皮比普通鋅片與鹽酸反應(yīng)速率更快,產(chǎn)生此現(xiàn)象的原因是
鍍鋅鐵皮發(fā)生了原電池反應(yīng)
鍍鋅鐵皮發(fā)生了原電池反應(yīng)
;在翻動(dòng)橫放在燒杯中鍍鋅鐵皮時(shí),發(fā)現(xiàn)溶液上方的鋅層變薄的速率比下方的鋅層快得多,其原因可能是
下方的氣泡阻止了酸液與鋅層的接觸
下方的氣泡阻止了酸液與鋅層的接觸

(3)判斷鍍鋅鐵皮表面鋅恰好反應(yīng)的現(xiàn)象是
產(chǎn)生氣泡的速率明顯下降
產(chǎn)生氣泡的速率明顯下降

Ⅱ.乙同學(xué)的意見(jiàn)及方案.
(1)意見(jiàn):因?yàn)殡y以避免鐵也會(huì)反應(yīng),所以甲同學(xué)測(cè)出鋅的厚度會(huì)
偏大
偏大
(選填偏大或偏。
(2)方案:通過(guò)查閱資料,知道Zn(OH)2既可以和酸反應(yīng)又可以和堿反應(yīng),于是設(shè)計(jì)了如下方案:

步驟③的操作是
過(guò)濾、洗滌
過(guò)濾、洗滌
;若使用的鍍鋅鐵片的質(zhì)量為28.156g,最后稱(chēng)得灼燒后固體的質(zhì)量為40.000g,鍍鋅鐵片的長(zhǎng)5.10cm,寬5.00cm,鋅的密度ρ=7.14g/cm3,則鋅鍍層的厚度為
4.30×10-4
4.30×10-4
cm.
Ⅲ.丙同學(xué)查得Fe(OH)2、Zn(OH)2開(kāi)始沉淀的pH分別為6.5和5.6,認(rèn)為也可用容量法(即滴定法)檢測(cè)且準(zhǔn)確度更高.該方法的要點(diǎn)是:準(zhǔn)確稱(chēng)取m g白鐵,加入過(guò)量c mol/L的鹽酸bml,再用標(biāo)準(zhǔn)NaOH溶液滴定過(guò)量的鹽酸,為了防止生成沉淀,應(yīng)選用的指示劑是
c
c
(選填序號(hào)).
a.酚酞      b.石蕊     c.甲基橙.
分析:Ⅰ(1)根據(jù)溶液稀釋前后溶質(zhì)的物質(zhì)的量不變計(jì)算所需溶液體積,配制溶液需要量取、稀釋、移液、洗滌、定容和搖勻等步驟,根據(jù)各步驟所需儀器判斷;
(2)鍍鋅鐵皮發(fā)生了原電池反應(yīng),電化學(xué)反應(yīng)速率較大;
(3)由于鋅比鐵活潑,當(dāng)反應(yīng)速率明顯降低時(shí),可說(shuō)明鍍鋅鐵皮表面鋅恰好反應(yīng);
Ⅱ(1)如鐵參與反應(yīng),測(cè)得質(zhì)量差值較大,結(jié)果偏大;
(2)鍍鋅鐵片和鹽酸反應(yīng)生成氯化亞鐵和氯化鋅,加入過(guò)量氫氧化鈉溶液,生成沉淀為氫氧化鐵,灼燒后為氧化鐵,根據(jù)固體的質(zhì)量可計(jì)算鐵和鋅的質(zhì)量,根據(jù)體積和密度可計(jì)算鋅鍍層的厚度;
Ⅲ為了防止生成沉淀,應(yīng)使溶液pH小于5.6.
解答:解:Ⅰ(1)配制1mol/L的鹽酸100ml,n(HCl)=0.1mol,則m(HCl)=0.1mol×36.5g/mol=3.65g,
需取用36.5%(ρ=1.181g/cm3)的鹽酸的體積為
3.65g
36.5%
1.181g/mL
=8.5mL,
配制溶液需要量取、稀釋、移液、洗滌、定容和搖勻等步驟,則需要的儀器有量筒、燒杯、玻璃棒、膠頭滴管和100mL容量瓶,
故答案為:8.5;100mL容量瓶、膠頭滴管;
(2)鍍鋅鐵皮發(fā)生了原電池反應(yīng),電化學(xué)反應(yīng)速率較大,在翻動(dòng)橫放在燒杯中鍍鋅鐵皮時(shí),發(fā)現(xiàn)溶液上方的鋅層變薄的速率比下方的鋅層快得多,其原因可能是下方的氣泡阻止了酸液與鋅層的接觸,
故答案為:鍍鋅鐵皮發(fā)生了原電池反應(yīng);下方的氣泡阻止了酸液與鋅層的接觸;
(3)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,可觀察到產(chǎn)生氣泡的速率明顯下降,
故答案為:產(chǎn)生氣泡的速率明顯下降;
Ⅱ(1)如鐵參與反應(yīng),測(cè)得質(zhì)量差值較大,結(jié)果偏大,
故答案為:偏大;
(2)將沉淀從溶液中分離出,可經(jīng)過(guò)濾操作,經(jīng)洗滌后可得到純凈的氫氧化鐵固體,
最后稱(chēng)得灼燒后固體的質(zhì)量為40.000g,為氧化鐵的質(zhì)量,則鐵的質(zhì)量為
112
160
×40.000g=28g,
鍍鋅鐵片的質(zhì)量為28.156g,則鋅的質(zhì)量為28.156g-28g=0.156g,
設(shè)鋅鍍層的厚度為為h,
則2×5.10×5.00×h×7.14=0.156,
h=4.30×10-4,
故答案為:過(guò)濾、洗滌;4.30×10-4
Ⅲ為了防止生成沉淀,應(yīng)使溶液pH小于5.6,則只有甲基橙符合,
故答案為:c.
點(diǎn)評(píng):本題考查較為綜合,涉及化學(xué)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)、分析與評(píng)價(jià),為高考常見(jiàn)題型,側(cè)重于學(xué)生的分析能力、計(jì)算能力和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目疾,要求學(xué)生必須認(rèn)真、細(xì)致的審題,聯(lián)系所學(xué)過(guò)的知識(shí)和技能,進(jìn)行知識(shí)的類(lèi)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Γ嵘龑W(xué)生的科學(xué)素養(yǎng).
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