Question

如图1所示为用镀锌铁片制成的日常用品．镀锌铁是指通过镀锌工艺在铁皮上进行镀锌而制成的一种产品，热镀锌产品广泛用于建筑、家电、车船、容器制造业、机电业等，几乎涉及到衣食住行各个领域．为测定铁片镀锌层的厚度实验过程如下．
【实验步骤】
（1）剪取一片镀锌铁片，量得长度=2.0cm，宽度=1.9cm．
（2）用电子天平称量质量0.857g．
（3）实验中需要溶质质量分数为10%的稀盐酸200mL（密度=1.05g/mL），需要量取溶质质量分数为37%的浓盐酸（密度=1.18g/mL）

 

mL（保留至小数点后1位），然后稀释．
（4）将镀锌铁片放入溶质质量分数为10%盐酸中．当观察到

 

，可以判断镀锌层恰好反应．
（5）将溶液中的铁片取出清洗、擦干、烘干后用电子天平称量质量0.837g．
【计算结果】
（1）铁片镀锌层的质量有

 

g．
（2）已知锌的密度7.1g/cm³，计算出铁片镀锌层厚度mm（保留至小数点后2位）．
【实验反思】
实际计算结果偏大，同学们分析，这是因为很难通过观察现象判断镀锌层恰好反应，造成镀锌铁片浸泡在盐酸中时间

 

．（填“偏长”、“偏短”）
【实验改进】
资料卡片：如图2所示，两种金属活动性不同的金属放入酸碱盐溶液中，会有电子的流动，从而产生电流．
将上述实验改进成如图3的装置，当观察到

 

，此时锌层恰好反应．

Answer 1

考点：实验探究物质的组成成分以及含量,金属的化学性质

专题：科学探究

分析：【实验步骤】（3）溶液稀释前后，溶质质量不变；
（4）由于锌比铁活泼，当反应速率明显降低时，可说明镀锌铁皮表面锌恰好反应；
【计算结果】（1）铁片镀锌层的质量=原镀锌铁片的质量-烘干后铁片的质量；
（2）锌层厚度=

铁片体积

铁片面积

；
【实验反思】根据铁也会与盐酸反应产生氢气，因此很难判断什么时候锌正好反应掉而铁没有反应进行解答；
【实验改进】用铁、锌作电极，稀盐酸作电解质溶液设计原电池，锌的金属性比铁强，所以锌作负极，铁作正极，电子从负极沿导线流向正极．

解答：解：【实验步骤】
（3）设需取用37%（ρ=1.18g/cm³）的盐酸的体积为x
10%×200mL×1.05g/mL=37%×1.18g/mLx
x≈48.1mL；
（4）当锌镀层完全反应后就是铁与盐酸反应，由于锌和铁的活泼性不同，反应速率就不同，可观察到产生气泡的速率明显下降；
【计算结果】
（1）铁片镀锌层的质量是：0.857g-0.837g=0.02g；
（2）根据题意可知锌的质量为0.02g，锌的密度为7.1g/cm³．
所以锌镀层的厚度是：

0.02g 7.1g/cm3

2×2．cm×1.9cm

≈0.037cm=0.37mm；
【实验反思】铁也会与盐酸反应产生氢气，当镀锌铁片浸泡在盐酸中时间过长时，锌反应完毕，铁就会与盐酸反应，所以经过称量得到锌的质量偏大；
【实验改进】两种金属活动性不同的金属放入酸碱盐溶液中，会有电子的流动，从而产生电流．当电子停止流动时，电流为0．
故答案是：【实验步骤】48.1mL；气泡产生的速率突然减慢；
【计算结果】（1）0.02；（2）0.37mm；
【实验反思】偏长；
【实验改进】电流计指针指向“0”．

点评：本题考查了物质性质的实验设计和步骤分析判断，装置分析是解题关键，注意金属厚度的计算方法应用，题目难度中等．