Question

4．實驗和探究對化學(xué)學(xué)科的發(fā)展起著非常重要的作用
（1）寫出下列實驗過程中所體現(xiàn)的總的離子反應(yīng)方程式：
①用PH試紙測得醋酸鈉溶液呈堿性：CH₃COO^-+H₂O?CH₃COOH+OH^-
②用石墨做電極，電解硝酸銀溶液后，溶液呈酸性：4Ag⁺+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$4Ag+4H⁺+O₂↑
③根據(jù)渾濁出現(xiàn)的快慢，探究硫代硫酸鈉與酸反應(yīng)速率的影響因素：S₂O₃^2-+2H⁺=S↓+SO₂+H₂O
（2）已知鋅能溶解在NaOH溶液中，產(chǎn)生H₂．某同學(xué)據(jù)此設(shè)計了測定鍍鋅鐵皮鍍層厚度的實驗方案，將單側(cè)面積為S、質(zhì)量為m₁的鍍鋅鐵皮與石墨用導(dǎo)線相連，放入6mol•L^-1NaOH溶液中，判斷鋅層完全反應(yīng)的標志是：生成氫氣的速率突然減慢，最后，取出鐵片用水沖洗、烘干后稱量，得質(zhì)量為m₂，設(shè)鋅鍍層單側(cè)厚度為h，鋅的密度為ρ，則h=$\frac{（{m}_{1}-{m}_{2}）}{2ρs}$
（3）實驗室測定綠礬中FeSO₄•7H₂O含量的步驟是：稱1g綠礬，用30mL蒸餾水溶解并加入H₂SO₄溶液和H₃PO₄溶液，再用0.02mol/L KMnO₄標準溶液滴定到溶液剛變成粉紅色，停止滴定，消耗標準溶液VmL．反應(yīng)中涉及的重要化學(xué)方程式有：
MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺═Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O
5Fe³⁺（黃）+2H₃PO₄═H₃[Fe（PO₄）₂]（無色）+3H⁺
①綠礬的含量為2.78V%．
②H₃PO₄的作用是消除Fe³⁺的顏色干擾．

Answer 1

分析 （1）①醋酸鈉溶液呈堿性是醋酸根離子水解的原因；
②用石墨做電極，電解硝酸銀溶液，陽極是氫氧根離子失電子生成氧氣，陰極是銀離子得到電子生成銀；
③根據(jù)硫代硫酸鈉在硫酸溶液中自身發(fā)生氧化還原反應(yīng)，由此可書寫化學(xué)方程式；
（2）鹽酸溶解鋅反應(yīng)完全后無氣體放出，根據(jù)面積等于質(zhì)量比密度，厚度等于面積比表面積判斷；
（3）①根據(jù)反應(yīng)方程式及高錳酸鉀的物質(zhì)的量計算出產(chǎn)品中FeSO₄•7H₂O的質(zhì)量分數(shù)；
②根據(jù)題給信息判斷，鐵離子顏色呈黃色，干擾終點判斷，而Fe³⁺（黃色）+2H₃PO₄=H₃[Fe（PO₄）₂]（無色）+3H⁺．

解答 解：（1）①醋酸鈉溶液呈堿性是醋酸根離子水解，破壞水的電離平衡，溶液中氫氧根離子濃度增大，離子方程式為：CH₃COO^-+H₂O?CH₃COOH+OH^-，
故答案為：CH₃COO^-+H₂O?CH₃COOH+OH^-；
②用石墨做電極，電解硝酸銀溶液，陽極是氫氧根離子失電子生成氧氣，陰極是銀離子得到電子生成銀，反應(yīng)的離子方程式為：4Ag⁺+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$4Ag+4H⁺+O₂↑，
故答案為：4Ag⁺+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$4Ag+4H⁺+O₂↑；
③硫代硫酸鈉在硫酸溶液中自身發(fā)生氧化還原反應(yīng)，對應(yīng)的離子方程式為：S₂O₃^2-+2H⁺=S↓+SO₂+H₂O，
故答案為：S₂O₃^2-+2H⁺=S↓+SO₂+H₂O；
（2）當鋅鍍層完全反應(yīng)后就是鐵與鹽酸反應(yīng)，由于鋅和鐵的活潑性不同，反應(yīng)速率就不同，測定試樣與6mol/L鹽酸溶液反應(yīng)前后固體的質(zhì)量變化，反應(yīng)完全是不再生成氫氣，面積等于質(zhì)量比密度，厚度等于面積比表面積，設(shè)鋅鍍層為h，鋅的密度為ρ，則h=$\frac{（{m}_{1}-{m}_{2}）}{2ρs}$，
故答案為：生成氫氣的速率突然減慢，$\frac{（{m}_{1}-{m}_{2}）}{2ρs}$；
（3）①待測液消耗的高錳酸鉀的物質(zhì)的量為：0.02mol/L×VmL×10^-3L/mL=2V×10^-5mol，
根據(jù)反應(yīng)：5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺═5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O，硫酸亞鐵的物質(zhì)的量為：2V×10^-5mol×5=V×10^-4mol，
所以樣品中含有的FeSO₄•7H₂O的質(zhì)量為：278g/mol×V×10^-4mol=2.78V×10^-2g，
FeSO₄•7H₂O的質(zhì)量分數(shù)為：$\frac{2.78V×1{0}^{-2}g}{1g}$×100%=2.78V%，
故答案為：2.78V；
②鐵離子顏色呈黃色，干擾終點判斷，而Fe³⁺（黃色）+2H₃PO₄=H₃[Fe（PO₄）₂]（無色）+3H⁺，消除了鐵離子干擾，
故答案為：消除Fe³⁺的顏色干擾．

點評 本題考查對實驗原理與操作步驟的理解及評價、化學(xué)計算、物質(zhì)組成的測定，滴定實驗中綠礬的質(zhì)量分數(shù)的計算，磷酸的作用分析等，難度較大，是對所需知識的綜合運用，需要學(xué)生具有扎實的基礎(chǔ)知識與分析問題、解決問題的能力，理解實驗原理是解答的關(guān)鍵，注意鋅的厚度計算時鋅的面積是2s而不是s，為易錯點．