Question

“白铁皮”具有较强的耐腐蚀性，是生产中常用的金属材料之一．镀锌层犹如铁皮的保护层，这层膜的厚度及均匀度也成了判断镀层质量的重要指标．某研究性学习小组为了测定镀锌铁皮的厚度，设计了下面的实验方案：
方案一：取三块镀锌铁皮（A、B、C，截自同一块镀锌铁皮），将镀锌铁皮A放入烧杯中，加入40mL 6mol?L^-1盐酸，反应时用玻璃棒小心翻动镀锌铁皮，待锌镀层反应完全时，立即将未反应的铁皮取出，洗涤、小心烘干、称量．将B、C重复上面的实验．
（1）锌镀层完全反应的标志是

反应速率突然减小

．
（2）如何检验铁片已经洗净

取最后一次的洗出液，滴加硝酸银溶液，若无白色沉淀，则铁片乙洗净

．
方案二：已知锌与强碱溶液反应的离子方程式为：Zn+2OH^-+2H₂O=[Zn（OH）₄]^2-+H₂↑．某同学按图装置设计了测定镀锌铁皮镀层厚度的实验方案，将单侧面积为S cm²、质量为mg的镀锌铁皮放入6mol?L^-1 NaOH溶液中．回答下列问题：
（3）装置中导管a的作用是

使分液漏斗和锥形瓶内气压相同，氢氧化钠溶液能顺利滴下

．
（4）检查气密性，将药品和水装入各仪器中，连接好装置后，需进行的操作还有：
①记录C的液面位置；②待B中不再有气体产生并恢复至室温；③由A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．
上述操作的顺序是

④①③②④①

（填序号）．
（5）实验前后碱式滴定管中液面读数分别为V₁ mL、V₂ mL（已知Zn的密度为7.14g/cm³，实验条件的气体摩尔体积为V_m L/mol）．则镀锌铁皮的镀层厚度为

V1-V2 1000Vm ×65

2S×7.14

cm．（写出数学表达式）

Answer 1

分析：（1）盐酸溶解锌反应完全后无气体放出；
（2）检验洗涤液中氯离子的存在与否来检验是否洗净；
（3）装置中导管a的作用是保持压强相同是氢氧化钠顺利从分液漏斗滴下；
（4）本实验的关键是测量气体的体积，所以是开始先把量气管两端液面相平后，读数记录，加入氢氧化钠溶液到不再有气体放出，恢复室温再把量气管连段液面相平读数；
（5）依据锌镀层厚度=

V

S

，锌的体积=

m

ρ

，锌的质量=n（Zn）×M（Zn），反应的锌和生成的氢气物质的量相同；

解答：解：（1）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，测定试样与6mol/L盐酸溶液反应前后固体的质量变化，反应完全是不再生成氢气；
故答案为：生成氢气的速率突然减慢；
（2）从溶液中取出的铁片必然带有盐酸及其盐，当洗净时也就是不再含有盐酸及其盐，所以检验铁片是否洗净就是检验氯离子，也可检验其酸性；检验铁片已洗净的方法是检验洗涤液中是否含有氯离子，取最后一次洗涤液，加入硝酸银溶液，无白色沉淀产生，则铁片已洗净，
故答案为：取最后一次洗涤液，加入硝酸银溶液，无白色沉淀产生，则铁片已洗净；
（3）装置中导管a的作用是使分液漏斗和锥形瓶内气压相同，氢氧化钠溶液能顺利滴下；
故答案为：使分液漏斗和锥形瓶内气压相同，氢氧化钠溶液能顺利滴下；
（4）根据此装置的原理，应两次记录C中的读数，取其差值就是所得气体的体积，所以第一步就应该是④，然后是①记录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中不再有气体产生并恢复至室温，把量气管④上下移动C，使干燥管和C中液面相平读数来计算；
（5）V（H₂）=（V₂-V₁） mL，n（Zn）=n（H₂）=

V2-V1

1000?Vm

，m（Zn）=65 g?mol^-1 n（Zn）；，锌的密度是7.14 g?cm^-3，V（Zn）=

m

ρ

=

m(Zn)

7.14

；由于铁片表面有上、下两层，所以每一层的厚度h=

V(Zn)

2S

=

V1-V2 1000Vm ×65

2S×7.14

；
故答案为：

V1-V2 1000Vm ×65

2S×7.14

；

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．