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40 mL 6 mol·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

________________________________________________________________________。

(2)如何检验铁片已经洗净

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

(3)该小组的实验数据记录及数据处理如下，完成下列表格。(锌的密度为7.14 g/cm³)

	数据记录	数据处理
镀锌铁皮	长度/cm	宽度/cm	镀锌铁皮质量/g	铁皮质量/g	锌镀层厚度(单侧)/cm	锌镀层平均厚度(单侧)/cm
A	5.00	4.90	4.460	4.313	4.201×10－4
B	5.10	5.00	4.421	4.267	4.229×10－4
C	5.20	5.00	4.640	4.467	4.660×10－4

计算镀锌铁皮锌镀层平均厚度(单侧)________cm。本实验中产生误差的地方可能有哪些(任意列举两

种)________________________________________________________________________

________________________________________________________________________、

________________________________________________________________________。

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↑。某同学按下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m g的镀锌铁皮放入6 mol·L^－1 NaOH溶液中。回答下列问题。

(4)装置中导管a的作用是

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

(5)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

____________________________________________________(填序号)。

(6)实验前后碱式滴定管中液面读数分别为V₁ mL、V₂ mL(实验条件下的气体摩尔体积为V_m  L·mol^－1)。则镀锌铁皮的厚度为

________________________________________________________cm。(写出数学表达式)

 

Answer 1

【答案】

(1)产生气泡的速率突然减小

(2)取最后一次洗涤液，加入AgNO₃溶液，若无白色沉淀生成，则铁片已洗净(或用玻璃棒蘸取最后一次洗涤液，滴在蓝色石蕊试纸上，若不变红色，则铁片已洗净)

(3)4.215×10^－4　镀锌铁皮长、宽测量；反应前后铁皮质量称量；终点判断；反应后铁皮洗涤；铁皮烘干程度(任选两个)

(4)使分液漏斗和锥形瓶内气压相同，以便于NaOH溶液能顺利滴下

(5)④①③②④①(回答④①③②也可)

(6)h＝

【解析】

试题分析：(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。

(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。

(3)由三组所列锌镀层厚度数据来看，第三组数据与另两组有较大差距，应舍去，取前两组数据取平均值得4.215×10^－4 cm；本实验中产生误差的地方可能有：长度和宽度的测量，质量的测量，恰好反应的判断，反应后铁皮的洗涤是否干净、烘干是否彻底等。

(4)随着分液漏斗内的液体不断流下，其内部压强变小，不利于液体流下。

(5)本实验的关键是测量气体的体积。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。

(6)V(H₂)＝(V₂－V₁) mL，n(Zn)＝n(H₂)＝(V₂－V₁)/(1000·V_m)，m(Zn)＝65 g·mol^－1n(Zn)，锌的密度是7.14 g·cm^－3，V(Zn)＝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，代入即得答案。

考点：考查化学实验的设计、分析与评价

点评：化学是一门以实验为基础的学科，所以有化学实验即科学探究之说法。纵观近几年高考，主要以考察探究性实验和物质制备实验为主。这些探究性和制备性实验的试题，综合性强，理论和实践的联系紧密，有的还提供一些新的信息，这就要求学生必须认真、细致的审题，联系所学过的知识和技能，进行知识的类比、迁移、重组，全面细致的思考才能得出正确的结论，有利于培养学生的综合实验能力，提升学生的科学素养。