Question

某學習小組的三位同學為測定鍍鋅鐵皮的鋅鍍層的厚度，提出了各自的設(shè)計方案．（忽略鋅鍍層的氧化）
（1）甲同學的方案是先用鹽酸將鍍鋅鐵皮表面的鋅反應(yīng)掉，通過差量計算出鋅的質(zhì)量，然后再由鋅的密度算出鋅層的體積，最后由體積除以鍍鋅鐵皮的面積計算得到鋅層的厚度．在實際操作中，甲同學的方案存在一個很大的問題是______．
（2）乙同學是通過查閱資料，知道Zn（OH）₂既可以與酸也可與堿反應(yīng)，于是設(shè)計了如下方案：
足量5%鹽酸①過量氫氧化鈉②鍍鋅鐵皮金屬全部溶解沉淀Fe₂O₃固體③烘干、灼燒④配制5%的鹽酸1L（ρ=1.025g/cm³），需取用36.5%（ρ=1.181g/cm³）的鹽酸______mL（保留一位小數(shù)）．配制過程中用到的玻璃儀器，除燒杯外，還有______．步驟③的操作是______．
若使用的鍍鋅鐵皮的質(zhì)量為28.156g，最后稱得灼燒后固體的質(zhì)量為40.000g，鍍鋅鐵皮的長5.10cm，寬5.00cm，鋅的密度為7.14g/cm³，則鋅層的厚度為______．
（3）丙同學的方案是通過如圖所示裝置，測量鍍鋅鐵皮與強酸反應(yīng)產(chǎn)生氣體的質(zhì)量來計算鋅層的厚度．己知鍍鋅鐵皮質(zhì)量為18.200g，加入稀硫酸質(zhì)量為140g，則稀硫酸的質(zhì)量百分比濃度至少應(yīng)大于______．若改用濃鹽酸，則測出鋅的厚度會______（填“偏大”、“偏小”、或“無影響”）．
（4）實驗后，將乙同學和丙同學的結(jié)果進行比較，發(fā)現(xiàn)他們對同種鍍鋅鐵皮的測量結(jié)果差異很大，你認為誰的方案更加可靠呢？______．原因是______．

Answer 1

（1）由于鐵也會與鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，因此很難判斷什么時候鋅正好反應(yīng)掉而鐵沒有反應(yīng)；
（2）設(shè)需取用36.5%（ρ=1.181g/cm³）的鹽酸的質(zhì)量為x
5%×1L×1.025g/cm³=36.5%×x
x=140.4g
鹽酸的體積=

140.4g

1.181g/cm3

=118.9mL
由題意知40.000g為氧化鐵的質(zhì)量，所以鐵的質(zhì)量=40.000g×

56×2

56×2+16×3

×100%=28.000g
所以鋅的質(zhì)量=28.156g-28.000g=0.156g
設(shè)鋅層的厚度為y
則0.156g=5.10cm×5.00cm×y×2×7.14g/cm³，
y=0.000428cm=4.28μm
配制過程中用到的玻璃儀器，除燒杯外，還有量筒、玻璃棒．步驟③的操作是洗滌．
（3）根據(jù)同質(zhì)量的鋅和鐵反應(yīng)消耗硫酸的質(zhì)量，鐵消耗硫酸的質(zhì)量多，所以假設(shè)18.200g全部是鐵，設(shè)消耗硫酸的質(zhì)量分數(shù)為z
Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑．
56 98
18.20g 140g×z

56

18.20g

=

98

140g×z

z=22.75%
若改用濃鹽酸，因為濃鹽酸具有揮發(fā)性，會使得測的氣體的質(zhì)量偏大，所以導致鋅的質(zhì)量偏大，所以測出鋅的厚度會偏大；
（4）鋅和鐵的原子量差異不大，鍍鋅鐵皮中兩者的比例的改變造成與酸反應(yīng)后產(chǎn)生氫氣質(zhì)量的改變非常微小，對稱量的要求很高．另外在實驗的過程中隨著氣體的產(chǎn)生也會帶走水蒸氣，造成實驗結(jié)果的不可靠，所以乙同學的測量方案更加可靠．
故答案為：
（1）由于鐵也會與鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，因此很難判斷什么時候鋅正好反應(yīng)掉而鐵沒有反應(yīng)．
（2）118.9；量筒、玻璃棒；洗滌（1分）；4.28μm．
（3）22.75%；偏大．
（4）乙同學；鋅和鐵的原子量差異不大，鍍鋅鐵皮中兩者的比例的改變造成與酸反應(yīng)后產(chǎn)生氫氣質(zhì)量的改變非常微小，對稱量的要求很高．另外在實驗的過程中隨著氣體的產(chǎn)生也會帶走水蒸氣，造成實驗結(jié)果的不可靠．