Question

2．“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40mL 6mol•L^-1鹽酸，反應(yīng)時用玻璃棒小心翻動鍍鋅鐵皮，待鋅鍍層反應(yīng)完全時，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)志是生成氫氣的速率突然減慢．
（2）如何檢驗(yàn)鐵片已經(jīng)洗凈取最后一次洗滌液，加入硝酸銀溶液，無白色沉淀產(chǎn)生，則鐵片已洗凈
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)按右圖裝置設(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mg的鍍鋅鐵皮放入6mol•L^-1 NaOH溶液中．回答下列問題：
（3）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．
（4）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C，使干燥管和C中液面相平．
上述操作的順序是④①③②④①（填序號，序號可重復(fù)使用）．
（5）實(shí)驗(yàn)前后堿式滴定管中液面讀數(shù)分別為V₁ mL、V₂ mL（已知Zn的密度為7.14g/cm³，實(shí)驗(yàn)條件的氣體摩爾體積為V_m L/mol）．則鍍鋅鐵皮的鍍層厚度為$\frac{\frac{V{\;}_{1}-V{\;}_{2}}{1000V{\;}_{m}}×65}{2S×7.14}$cm．（寫出數(shù)學(xué)表達(dá)式）

Answer 1

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，據(jù)此判斷；
（2）檢驗(yàn)洗滌液中氯離子的存在與否來檢驗(yàn)是否洗凈；
（3）裝置中導(dǎo)管a的作用是保持壓強(qiáng)相同是氫氧化鈉順利從分液漏斗滴下；
（4）本實(shí)驗(yàn)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再讀數(shù)；
（5）依據(jù)鋅鍍層厚度=$\frac{V}{S}$，鋅的體積=$\frac{m}{ρ}$，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．

解答 解：（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，測定試樣與6mol/L鹽酸溶液反應(yīng)前后固體的質(zhì)量變化，反應(yīng)完全是不再生成氫氣；
故答案為：生成氫氣的速率突然減慢；
（2）從溶液中取出的鐵片必然帶有鹽酸及其鹽，當(dāng)洗凈時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；檢驗(yàn)鐵片已洗凈的方法是檢驗(yàn)洗滌液中是否含有氯離子，取最后一次洗滌液，加入硝酸銀溶液，無白色沉淀產(chǎn)生，則鐵片已洗凈，
故答案為：取最后一次洗滌液，加入硝酸銀溶液，無白色沉淀產(chǎn)生，則鐵片已洗凈；
（3）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：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；
（4）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，然后是①記錄C的液面位置；再就是③由A向B中滴加足量NaOH溶液；②待B中不再有氣體產(chǎn)生并恢復(fù)至室溫，把量氣管④上下移動C，使干燥管和C中液面相平，最后是①記錄C的讀數(shù)來計(jì)算；
故答案為：④①③②④①；
（5）V（H₂）=（V₂-V₁） mL，n（Zn）=n（H₂）=$\frac{V{\;}_{2}-V{\;}_{1}}{1000•V{\;}_{m}}$，m（Zn）=65 g•mol^-1 n（Zn）=$\frac{V{\;}_{2}-V{\;}_{1}}{1000•V{\;}_{m}}$×65g，鋅的密度是7.14 g•cm^-3，所以V（Zn）=$\frac{m}{ρ}$=$\frac{m（Zn）}{7.14}$；由于鐵片表面有上、下兩層，所以每一層的厚度h=$\frac{V（Zn）}{2S}$=$\frac{\frac{V{\;}_{1}-V{\;}_{2}}{1000V{\;}_{m}}×65}{2S×7.14}$；
故答案為：$\frac{\frac{V{\;}_{1}-V{\;}_{2}}{1000V{\;}_{m}}×65}{2S×7.14}$．

點(diǎn)評 本題考查了物質(zhì)性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)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(jì)算方法應(yīng)用，題目難度中等．