Question

“白鐵皮”即鍍鋅鐵皮，鍍鋅層猶如鐵皮的保護層，具有較強的耐腐蝕性，這層膜的厚度是判斷白鐵皮質(zhì)量的重要指標，某研究性學習小組為了測定鍍膜厚度，設計了下面的實驗方案．
已知：
鋅與強堿溶液反應的離子方程式為：Zn+20H^-=Zn0₂^2-+H₂↑鋅的密度為
dg/cm³，某學習小組同學設計了如圖裝置，使單側面積為Scm²、質(zhì)量為mg，的鍍鋅鐵皮完全浸人6mol?L^-1NaOH溶液中，充分反應．回答下列問題：
（1）儀器名稱A

 

_B

 

（2）裝置中導管 a 的作用是

 

，
（3）干燥管C與量氣管D（具有刻度的細長玻璃管）在反應前后液面高度有何要求：反應前

 

，反應后

 

，（答：“C中液面高于D中液面”，“C中液面低于D中液面”，“C中液面與D中液面相平”）
其目的是

 

（4）除了鋅之外，另一種常見金屬與強堿溶液反應的離子方程式為

 

（5）請設計實驗證明，鐵并未與強堿溶液反應而進入溶液

 

（6）實驗前后量氣管中液面讀數(shù)分別為 V₁mL、V₂mL，（實驗條件的氣體摩爾體積為V_m L?mol^-1），則鍍鋅鐵皮的厚度為h=

 

cm（ 寫出數(shù)學表達式 ）．
（7）請另設計一種測鍍鋅膜的厚度的方案，并用簡單的方式表述出來：

Answer 1

考點：探究物質(zhì)的組成或測量物質(zhì)的含量,常見金屬元素的單質(zhì)及其化合物的綜合應用

專題：實驗探究和數(shù)據(jù)處理題

分析：（1）依據(jù)裝置圖儀器和作用分析儀器名稱；
（2）裝置中導管a的作用是保持壓強相同是氫氧化鈉順利從分液漏斗滴下；
（3）本實驗的關鍵是測量氣體的體積，所以是開始先把量氣管兩端液面相平后，讀數(shù)記錄，加入氫氧化鈉溶液到不再有氣體放出，恢復室溫再把量氣管連段液面相平讀數(shù)；
（4）除了鋅之外，另一種常見金屬與強堿溶液反應是鋁和氫氧化鈉溶液反應生成偏鋁酸鈉和氫氣；
（5）請設計實驗證明，鐵并未與強堿溶液反應而進入溶液，取B中反應后的溶液中加入足量硝酸溶解后家里有鐵離子檢驗試劑和反應現(xiàn)象檢驗；
（6）依據(jù)鋅鍍層厚度=

V

S

，鋅的體積=

m

ρ

，鋅的質(zhì)量=n（Zn）×M（Zn），反應的鋅和生成的氫氣物質(zhì)的量相同；
（7）鍍鋅鐵皮與強堿反應后，測剩余鐵的質(zhì)量，獲得鋅的質(zhì)量，再進行換算；

解答： 解：（1）裝置圖分析可知儀器A為分液漏斗，裝置B為錐形瓶；
故答案為：分液漏斗，錐形瓶；
（2）裝置中導管a的作用是使分液漏斗和錐形瓶內(nèi)氣壓相同，氫氧化鈉溶液能順利滴下；
故答案為：將AB連通，平衡兩者氣壓，使液體能順利流下；
（3）根據(jù)此裝置的原理，應兩次記錄D中的讀數(shù)，取其差值就是所得氣體的體積，所以第一步就應該是檢查氣密性，將藥品和水裝入各儀器中，連接好裝置后，然后是記錄D的液面位置；再就是由A向B中滴加足量NaOH溶液；待B中不再有氣體產(chǎn)生并恢復至室溫，把量氣管上下移動D，使干燥管和D中液面相平讀數(shù)來計算，反應前C中液面與D中液面相平，反應后C中液面與D中液面相平，目的保證BC裝置內(nèi)的氣壓始終恒定；．
故答案為：C中液面與D中液面相平，C中液面與D中液面相平，保證BC裝置內(nèi)的氣壓始終恒定；
（4）除了鋅之外，另一種常見金屬與強堿溶液反應是鋁和氫氧化鈉溶液反應生成偏鋁酸鈉和氫氣，反應的離子方程式為：2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑；
故答案為：2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑；
（5）請設計實驗證明，鐵并未與強堿溶液反應而進入溶液，取B中反應后的溶液中加入足量硝酸溶溶液利用鐵離子檢驗試劑和反應現(xiàn)象檢驗，取B反應后的剩余液，加入足量的稀硝酸酸化，再滴入KSCN溶液，未見變紅說明鐵未與氫氧化鈉溶液反應；
故答案為：取B反應后的剩余液，加入足量的稀硝酸酸化，再滴入KSCN溶液，未見變紅說明：
（6）V（H₂）=（V₂-V₁） mL，n（Zn）=n（H₂）=

V2-V1

1000Vm

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

m

ρ

=

m(Zn)

d

；由于鐵片表面有上、下兩層，所以每一層的厚度h=

V(Zn)

2S

=

V2-V1 1000Vm ×65g/mol

2S×d

=

13(V2-V1)

400VmdS

；
故答案為：

13(V2-V1)

400VmdS

；
（7）鍍鋅鐵皮與強堿反應后，測剩余鐵的質(zhì)量，獲得鋅的質(zhì)量，再進行換算；
故答案為：鍍鋅鐵皮與強堿反應后，測剩余鐵的質(zhì)量，獲得鋅的質(zhì)量，再進行換算；

點評：本題考查了物質(zhì)性質(zhì)的實驗設計和步驟分析判斷，裝置分析是解題關鍵，注意金屬厚度的計算方法應用，題目難度中等．