8.
“白铁皮”是一种广泛应用于生产生活的金属材料. 某班级分两个兴趣小组开展了对“白铁皮”相关性质及应用的调查研究活动.
Ⅰ.查阅资料:“白铁皮”是指表面镀锌的铁皮,不易生锈,有较强的耐腐蚀性.
Ⅱ.提出问题:“白铁皮”比铁更耐腐蚀的原因是什么?
Ⅲ.作出猜想:
第一小组猜想:“白铁皮”表面锌的化学性质没有铁活泼,所以不易被腐蚀;
第二小组猜想:“白铁皮”耐腐蚀是因为表面的锌对铁起到了保护作用;
你认为第一小组猜想是错误的,请用一个反应的事实向该小组同学说明Zn+FeSO
4═ZnSO
4+Fe(用化学方程式表示).
IV.进行实验:
【目的】测定“白铁皮”的中锌的质量分数.
第一组实验:剪取一块质量为m
1克的“白铁皮”,放入烧杯中,加入足量稀盐酸,反应一段时间后,立即将剩余铁皮取出,洗涤、小心烘干、称量,质量为m
2克.
【现象】实验中,当稀盐酸加入时,观察到“白铁皮”表面产生气泡,相关反应的化学方程式是Zn+2HCl═ZnCl
2+H
2↑.但一段时间后反应速率突然减小,表明锌已经完全反应,此时,应立即将剩余铁皮取出.
【结论】小组同学根据实验测定数据,计算出该“白铁皮”中锌的质量分数为$\frac{m_{1}-m_{2}}{m_{1}}$×100%(用字母表达).
【反思】1.若取出的剩余铁皮不清洗,会导致测得锌的质量分数偏小(填“偏大”、“偏小”或“不变”).检验剩余铁皮表面已洗净的方法是取最后一次洗涤液,滴加硝酸银溶液,无白色沉淀产生.
2.实验操作中,洗净的铁片一定要小心烘干,主要是为了防止铁片被氧化.
3.小组中有同学认为该方案可能导致测得锌的质量分数偏大,你认为可能的原因是部分铁和稀盐酸反应.(写出一点即可)
第二组实验:针对第一组实验方案的不足,第二组的同学查阅资料得知,锌和氢氧化钠溶液反应生成锌酸钠(Na
2ZnO
2)和氢气,
铁不能与强碱溶液反应.于是设计了如图所示装置.
【原理】写出锌和氢氧化钠溶液反应的化学方程式Zn+2NaOH═Na
2ZnO
2+H
2↑,该反应的基本类型为置换反应.
【装置】图中导管a的作用是使分液漏斗和锥形瓶内气压相同,NaOH溶液能顺利滴下.
【步骤】检查气密性,将药品装入各仪器中,连接好装置,
进行以下操作:
①记录C中液面位置;②待B中不再有气体产生并恢复至室温;③向B中滴加足量NaOH溶液;④上下移动C,使干燥管和C中液面相平.
则正确的操作步骤为:④→①→③→②→④→①
【结论】若实验中“白铁皮”样品质量为1g,测得生成氢气的体积为11.2mL(标准状况下氢气的密度为
0.0899g/L),则“白铁皮”中锌的质量分数为3.25%(结果保留两位小数).
【应用】1.生活中,不能用钢丝球打磨“白铁皮”表面,原因是会破坏表面的锌镀层.
2.工厂不能(填“能”或“不能”)用“白铁皮”桶长期盛放稀硫酸溶液,理由是Zn+H
2SO
4═ZnSO
4+H
2↑,Fe+H
2SO
4═FeSO
4+H
2↑(用化学方程式表示).