Question

8．“白鐵皮”是一種廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)生活的金屬材料． 某班級分兩個(gè)興趣小組開展了對“白鐵皮”相關(guān)性質(zhì)及應(yīng)用的調(diào)查研究活動．
Ⅰ．查閱資料：“白鐵皮”是指表面鍍鋅的鐵皮，不易生銹，有較強(qiáng)的耐腐蝕性．
Ⅱ．提出問題：“白鐵皮”比鐵更耐腐蝕的原因是什么？
Ⅲ．作出猜想：
第一小組猜想：“白鐵皮”表面鋅的化學(xué)性質(zhì)沒有鐵活潑，所以不易被腐蝕；
第二小組猜想：“白鐵皮”耐腐蝕是因?yàn)楸砻娴匿\對鐵起到了保護(hù)作用；
你認(rèn)為第一小組猜想是錯誤的，請用一個(gè)反應(yīng)的事實(shí)向該小組同學(xué)說明Zn+FeSO₄═ZnSO₄+Fe（用化學(xué)方程式表示）．
IV．進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：
【目的】測定“白鐵皮”的中鋅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．
第一組實(shí)驗(yàn)：剪取一塊質(zhì)量為m₁克的“白鐵皮”，放入燒杯中，加入足量稀鹽酸，反應(yīng)一段時(shí)間后，立即將剩余鐵皮取出，洗滌、小心烘干、稱量，質(zhì)量為m₂克．
【現(xiàn)象】實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)稀鹽酸加入時(shí)，觀察到“白鐵皮”表面產(chǎn)生氣泡，相關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式是Zn+2HCl═ZnCl₂+H₂↑．但一段時(shí)間后反應(yīng)速率突然減小，表明鋅已經(jīng)完全反應(yīng)，此時(shí)，應(yīng)立即將剩余鐵皮取出．
【結(jié)論】小組同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)測定數(shù)據(jù)，計(jì)算出該“白鐵皮”中鋅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{m_{1}-m_{2}}{m_{1}}$×100%（用字母表達(dá)）．
【反思】1．若取出的剩余鐵皮不清洗，會導(dǎo)致測得鋅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏�。ㄌ睢捌�大”、“偏小”或“不變”）．檢驗(yàn)剩余鐵皮表面已洗凈的方法是取最后一次洗滌液，滴加硝酸銀溶液，無白色沉淀產(chǎn)生．
      2．實(shí)驗(yàn)操作中，洗凈的鐵片一定要小心烘干，主要是為了防止鐵片被氧化．
      3．小組中有同學(xué)認(rèn)為該方案可能導(dǎo)致測得鋅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏大，你認(rèn)為可能的原因是部分鐵和稀鹽酸反應(yīng)．（寫出一點(diǎn)即可）
第二組實(shí)驗(yàn)：針對第一組實(shí)驗(yàn)方案的不足，第二組的同學(xué)查閱資料得知，鋅和氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成鋅酸鈉（Na₂ZnO₂）和氫氣，
鐵不能與強(qiáng)堿溶液反應(yīng)．于是設(shè)計(jì)了如圖所示裝置．
【原理】寫出鋅和氫氧化鈉溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式Zn+2NaOH═Na₂ZnO₂+H₂↑，該反應(yīng)的基本類型為置換反應(yīng)．
【裝置】圖中導(dǎo)管a的作用是使分液漏斗和錐形瓶內(nèi)氣壓相同，NaOH溶液能順利滴下．
【步驟】檢查氣密性，將藥品裝入各儀器中，連接好裝置，
進(jìn)行以下操作：
①記錄C中液面位置；②待B中不再有氣體產(chǎn)生并恢復(fù)至室溫；③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．
則正確的操作步驟為：④→①→③→②→④→①
【結(jié)論】若實(shí)驗(yàn)中“白鐵皮”樣品質(zhì)量為1g，測得生成氫氣的體積為11.2mL（標(biāo)準(zhǔn)狀況下氫氣的密度為
0.0899g/L），則“白鐵皮”中鋅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.25%（結(jié)果保留兩位小數(shù)）．
【應(yīng)用】1．生活中，不能用鋼絲球打磨“白鐵皮”表面，原因是會破壞表面的鋅鍍層．
       2．工廠不能（填“能”或“不能”）用“白鐵皮”桶長期盛放稀硫酸溶液，理由是Zn+H₂SO₄═ZnSO₄+H₂↑，F(xiàn)e+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑（用化學(xué)方程式表示）．

Answer 1

分析 Ⅲ．鋅和硫酸亞鐵反應(yīng)生成硫酸鋅和鐵；
IV．鋅和稀鹽酸反應(yīng)生成氯化鋅和氫氣；
氯化鋅和硝酸銀反應(yīng)生成氯化銀沉淀和硝酸鋅；
鐵和稀鹽酸反應(yīng)生成氯化亞鐵和氫氣；
根據(jù)反應(yīng)物、生成物、反應(yīng)條件及其質(zhì)量守恒定律可以書寫反應(yīng)的化學(xué)方程式；
鋅和稀硫酸反應(yīng)生成硫酸鋅和氫氣，鐵和稀硫酸反應(yīng)生成硫酸亞鐵和氫氣．

解答 解：Ⅲ．
第一小組猜想是錯誤的，因?yàn)殇\和硫酸亞鐵反應(yīng)生成硫酸鋅和鐵，說明鋅比鐵活潑，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：．
故填：一；Zn+FeSO₄═ZnSO₄+Fe．
IV．
【現(xiàn)象】實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)稀鹽酸加入時(shí)，觀察到“白鐵皮”表面產(chǎn)生氣泡，說明鋅和稀鹽酸反應(yīng)生成氯化鋅和氫氣，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Zn+2HCl═ZnCl₂+H₂↑；
但一段時(shí)間后反應(yīng)速率突然減小，表明鋅已經(jīng)完全反應(yīng)，此時(shí)，應(yīng)立即將剩余鐵皮取出．
故填：產(chǎn)生氣泡；Zn+2HCl═ZnCl₂+H₂↑；鋅已經(jīng)完全反應(yīng)．
【結(jié)論】“白鐵皮”中鋅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：$\frac{m_{1}-m_{2}}{m_{1}}$×100%．
故填：$\frac{m_{1}-m_{2}}{m_{1}}$×100%．
【反思】1．若取出的剩余鐵皮不清洗，會導(dǎo)致測得鋅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏小；
檢驗(yàn)剩余鐵皮表面已洗凈的方法是：取最后一次洗滌液，滴加硝酸銀溶液，無白色沉淀產(chǎn)生．
故填：偏小；取最后一次洗滌液，滴加硝酸銀溶液，無白色沉淀產(chǎn)生．
2．實(shí)驗(yàn)操作中，洗凈的鐵片一定要小心烘干，主要是為了防止鐵片被氧化．
故填：防止鐵片被氧化．
3．小組中有同學(xué)認(rèn)為該方案可能導(dǎo)致測得鋅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏大，可能的原因是部分鐵和稀鹽酸反應(yīng)．
故填：部分鐵和稀鹽酸反應(yīng)．
【原理】鋅和氫氧化鈉溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Zn+2NaOH═Na₂ZnO₂+H₂↑，屬于置換反應(yīng)．
故填：Zn+2NaOH═Na₂ZnO₂+H₂↑；置換反應(yīng)．
【裝置】圖中導(dǎo)管a的作用是使分液漏斗和錐形瓶內(nèi)氣壓相同，NaOH溶液能順利滴下．
故填：使分液漏斗和錐形瓶內(nèi)氣壓相同，NaOH溶液能順利滴下．
【步驟】①正確的操作步驟為：④→①→③→②→④→①．
故填：①；②；④．
【結(jié)論】設(shè)鋅的質(zhì)量為x，
生成氫氣質(zhì)量為：0.0899g/L×11.2mL×10^-3=0.001g，
Zn+2NaOH═Na₂ZnO₂+H₂↑，
65                2
x                0.001g
$\frac{65}{x}$=$\frac{2}{0.001g}$，
x=0.0325g，
則“白鐵皮”中鋅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：$\frac{0.0325g}{1g}$×100%=3.25%，
故填：3.25%．
【應(yīng)用】1．生活中，不能用鋼絲球打磨“白鐵皮”表面，原因是會破壞表面的鋅鍍層．
故填：會破壞表面的鋅鍍層．
 2．工廠不能用“白鐵皮”桶長期盛放稀硫酸溶液，理由是鋅、鐵都能夠和稀硫酸反應(yīng)，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Zn+H₂SO₄═ZnSO₄+H₂↑，F(xiàn)e+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑．
故填：不能；Zn+H₂SO₄═ZnSO₄+H₂↑，F(xiàn)e+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑．

點(diǎn)評 合理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，科學(xué)地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、分析實(shí)驗(yàn)，是得出正確實(shí)驗(yàn)結(jié)論的前提，因此要學(xué)會設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、分析實(shí)驗(yàn)，為學(xué)好化學(xué)知識奠定基礎(chǔ)．