Question

（2009?靜安區(qū)二模）白鐵即鍍鋅鐵皮，某學(xué)習(xí)小組的三位同學(xué)為了測定鋅鍍層的厚度，提出了各自的設(shè)計方案．
Ⅰ．甲同學(xué)的方案是，先用鹽酸將鍍鋅鐵皮表面的鋅反應(yīng)掉，通過差量算出鋅的質(zhì)量，然后再由查得的鋅密度算出鋅層的體積，最后由體積除以鍍鋅鐵皮面積算得鋅層厚度．
（1）配制1mol/L的鹽酸100mL，需取用36.5%（ρ=1.181g/cm³）的鹽酸

8.5

mL；配制過程中要用到的玻璃儀器除量筒、燒杯、玻璃棒外，還有

100mL容量瓶、膠頭滴管

．
（2）將相同大小相同厚度的普通鋅片和鍍鋅鐵皮放入兩只試管，各加入同量1mol/L的鹽酸，觀察鍍鋅鐵皮比普通鋅片與鹽酸反應(yīng)速率更快，產(chǎn)生此現(xiàn)象的原因是

鍍鋅鐵皮發(fā)生了原電池反應(yīng)

；在翻動橫放在燒杯中鍍鋅鐵皮時，發(fā)現(xiàn)溶液上方的鋅層變薄的速率比下方的鋅層快得多，其原因可能是

下方的氣泡阻止了酸液與鋅層的接觸

．
（3）判斷鍍鋅鐵皮表面鋅恰好反應(yīng)的現(xiàn)象是

產(chǎn)生氣泡的速率明顯下降

．
Ⅱ．乙同學(xué)的意見及方案．
（1）意見：因為難以避免鐵也會反應(yīng)，所以甲同學(xué)測出鋅的厚度會

偏大

（選填偏大或偏�。�．
（2）方案：通過查閱資料，知道Zn（OH）₂既可以和酸反應(yīng)又可以和堿反應(yīng)，于是設(shè)計了如下方案：

步驟③的操作是

過濾、洗滌

；若使用的鍍鋅鐵片的質(zhì)量為28.156g，最后稱得灼燒后固體的質(zhì)量為40.000g，鍍鋅鐵片的長5.10cm，寬5.00cm，鋅的密度ρ=7.14g/cm³，則鋅鍍層的厚度為

4.30×10^-4

cm．
Ⅲ．丙同學(xué)查得Fe（OH）₂、Zn（OH）₂開始沉淀的pH分別為6.5和5.6，認(rèn)為也可用容量法（即滴定法）檢測且準(zhǔn)確度更高．該方法的要點是：準(zhǔn)確稱取m g白鐵，加入過量c mol/L的鹽酸bml，再用標(biāo)準(zhǔn)NaOH溶液滴定過量的鹽酸，為了防止生成沉淀，應(yīng)選用的指示劑是

c

（選填序號）．
a．酚酞      b．石蕊     c．甲基橙．

Answer 1

分析：Ⅰ（1）根據(jù)溶液稀釋前后溶質(zhì)的物質(zhì)的量不變計算所需溶液體積，配制溶液需要量取、稀釋、移液、洗滌、定容和搖勻等步驟，根據(jù)各步驟所需儀器判斷；
（2）鍍鋅鐵皮發(fā)生了原電池反應(yīng)，電化學(xué)反應(yīng)速率較大；
（3）由于鋅比鐵活潑，當(dāng)反應(yīng)速率明顯降低時，可說明鍍鋅鐵皮表面鋅恰好反應(yīng)；
Ⅱ（1）如鐵參與反應(yīng)，測得質(zhì)量差值較大，結(jié)果偏大；
（2）鍍鋅鐵片和鹽酸反應(yīng)生成氯化亞鐵和氯化鋅，加入過量氫氧化鈉溶液，生成沉淀為氫氧化鐵，灼燒后為氧化鐵，根據(jù)固體的質(zhì)量可計算鐵和鋅的質(zhì)量，根據(jù)體積和密度可計算鋅鍍層的厚度；
Ⅲ為了防止生成沉淀，應(yīng)使溶液pH小于5.6．

解答：解：Ⅰ（1）配制1mol/L的鹽酸100ml，n（HCl）=0.1mol，則m（HCl）=0.1mol×36.5g/mol=3.65g，
需取用36.5%（ρ=1.181g/cm³）的鹽酸的體積為

3.65g 36.5%

1.181g/mL

=8.5mL，
配制溶液需要量取、稀釋、移液、洗滌、定容和搖勻等步驟，則需要的儀器有量筒、燒杯、玻璃棒、膠頭滴管和100mL容量瓶，
故答案為：8.5；100mL容量瓶、膠頭滴管；
（2）鍍鋅鐵皮發(fā)生了原電池反應(yīng)，電化學(xué)反應(yīng)速率較大，在翻動橫放在燒杯中鍍鋅鐵皮時，發(fā)現(xiàn)溶液上方的鋅層變薄的速率比下方的鋅層快得多，其原因可能是下方的氣泡阻止了酸液與鋅層的接觸，
故答案為：鍍鋅鐵皮發(fā)生了原電池反應(yīng)；下方的氣泡阻止了酸液與鋅層的接觸；
（3）當(dāng)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，可觀察到產(chǎn)生氣泡的速率明顯下降，
故答案為：產(chǎn)生氣泡的速率明顯下降；
Ⅱ（1）如鐵參與反應(yīng)，測得質(zhì)量差值較大，結(jié)果偏大，
故答案為：偏大；
（2）將沉淀從溶液中分離出，可經(jīng)過濾操作，經(jīng)洗滌后可得到純凈的氫氧化鐵固體，
最后稱得灼燒后固體的質(zhì)量為40.000g，為氧化鐵的質(zhì)量，則鐵的質(zhì)量為

112

160

×40.000g=28g，
鍍鋅鐵片的質(zhì)量為28.156g，則鋅的質(zhì)量為28.156g-28g=0.156g，
設(shè)鋅鍍層的厚度為為h，
則2×5.10×5.00×h×7.14=0.156，
h=4.30×10^-4，
故答案為：過濾、洗滌；4.30×10^-4；
Ⅲ為了防止生成沉淀，應(yīng)使溶液pH小于5.6，則只有甲基橙符合，
故答案為：c．

點評：本題考查較為綜合，涉及化學(xué)實驗的設(shè)計、分析與評價，為高考常見題型，側(cè)重于學(xué)生的分析能力、計算能力和實驗?zāi)芰Φ目疾�，要求學(xué)生必須認(rèn)真、細(xì)致的審題，聯(lián)系所學(xué)過的知識和技能，進(jìn)行知識的類比、遷移、重組，全面細(xì)致的思考才能得出正確的結(jié)論，有利于培養(yǎng)學(xué)生的綜合實驗?zāi)芰�，提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)．