（浙江專用）2018年高中化學 專題6 物質的定量分析 課題2 鍍鋅鐵皮鋅鍍層厚度的測定教學案 蘇教版選修6.doc

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課題2 鍍鋅鐵皮鋅鍍層厚度的測定 [浙江選考加試要求] ————————————————————————————————————— 1．電子天平的使用。 2．鍍鋅鐵皮鋅鍍層厚度測定的原理(與酸或堿反應)和操作流程。 3．實驗數(shù)據(jù)的處理和測定過程中產生誤差的原因分析。 1.學會設計用化學方法測定鍍鋅鐵皮鋅鍍層厚度的多種實驗方案，能根據(jù)實驗條件比較方案的優(yōu)劣。 2．學會用化學方法測鍍鋅鐵皮鋅鍍層厚度。 3．了解測定過程中產生誤差的原因，并能對實驗中的數(shù)據(jù)進行處理。 4．通過實驗了解鍍鋅鐵皮鋅鍍層厚度測定基本思路，學習用化學定量分析方法解決實際問題，學習科學研究的方法和誤差分析的方法。 ———————實驗要素先知道 鋅的電化學腐蝕 用化學方法測定鍍鋅鐵皮鍍層厚度是原電池、電解及電鍍知識的遷移和應用。當將鍍鋅鐵皮放到酸中時，能迅速形成原電池，同時產生大量的氫氣。其中鋅是負極，鐵是正極，電極反應如下： 負極：Zn－2e－===Zn2＋； 正極：2H＋＋2e－===H2↑。 當鋅完全溶解后，鐵與酸反應產生氫氣的速率會顯著減慢，并以此作為判斷鋅鍍層是否完全反應掉的依據(jù)。 ———————實驗過程詳剖析 [器材與原理] 相關器材 燒杯(培養(yǎng)皿)、酒精燈、火柴、三腳架、石棉網(wǎng)、鑷子、玻璃棒、尺(精度為0.1 cm)、電子天平(精度為0.001 g)。 相關原理 (1)準確判斷鋅完全反應是本實驗最重要的一環(huán)。若判斷過早則會使鋅未完全溶解；若過遲會使鐵部分溶解，都會增加實驗誤差。判斷鋅在酸中完全溶解的實驗現(xiàn)象是產生氫氣速率顯著變慢，其依據(jù)是鋅反應完原電池作用消失，鐵和酸反應減慢。 (2)結合計算公式：h＝，本實驗產生誤差的主要原因有：鍍鋅鐵片長、寬測量；反應前后鐵皮質量稱量；終點判斷；反應后鐵皮洗滌；鐵皮未烘干。措施：提高測量工具的精密度，減小系統(tǒng)誤差。重復測量三次，取平均值，減小偶然誤差。 (3)測定鋅鍍層質量的其他方法 為了減緩露置在空氣中的鐵的電化學腐蝕，在鐵皮表面往往鍍上一薄層鋅，通常稱“白鐵皮”。“白鐵皮”具有較強的耐腐蝕性，是生產中常用的金屬材料之一。鋅鍍層是鐵皮的保護膜，這層膜的厚度及均勻度是判斷鍍層質量的重要指標。 方案1： 原理 Zn能溶于強堿溶液中，但鐵不與強堿反應。反應的化學方程式為 Zn＋2NaOH＋2H2O===Na2[Zn(OH)4]＋H2↑。 過程 稱量鍍鋅鐵皮的總質量，然后將鍍鋅鐵皮投入足量的NaOH溶液中，使其反應完全后，取出鐵皮，用水沖洗，烘干稱量，通過稱量反應前后鐵皮的質量，計算兩者的質量差，即為鋅鍍層的質量。 方案2： 原理 Zn＋2HCl===ZnCl2＋H2↑，F(xiàn)e＋2HCl===FeCl2＋H2↑。 過程 將鍍鋅鐵皮投入足量的6 molL－1鹽酸中，使其完全溶解，通過測定生成H2的體積，計算混合物中鋅的質量。 方案3： 原理 Zn＋FeSO4===Fe＋ZnSO4。 過程 將鍍鋅鐵皮投入足量的FeSO4溶液中，使其充分反應后，取出鐵皮，用水沖洗、烘干后，稱量，根據(jù)反應前后鐵皮的質量差，計算鋅鍍層的質量。 [實驗與拓展] 實驗流程 實驗一：鍍鋅鐵皮與鹽酸的反應 (1)取三塊鍍鋅鐵皮(A、B、C，截自同一塊鍍鋅鐵皮)，分別量出它們的長度與寬度。 (2)用電子天平分別稱量三塊鍍鋅鐵皮(A、B、C)的質量。 (3)將鍍鋅鐵皮A放入燒杯中，加入40 mL 6 molL－1鹽酸。反應時用玻璃棒小心翻動鍍鋅鐵皮，使鐵皮兩邊鋅鍍層都充分反應。到反應速率突然減小時(產生氣泡的速率變得極慢)，立即將未反應的鐵片取出，用自來水沖洗掉附著的酸液。 (4)將鐵片放在石棉網(wǎng)上，用酒精燈小火烘干，冷卻后用電子天平稱量。 (5)分別用鍍鋅鐵皮B、C重復進行實驗步驟(3)、(4)。 (6)根據(jù)實驗所得數(shù)據(jù)，求出鍍鋅鐵皮的鋅鍍層厚度。 實驗二：鍍鋅鐵皮與氫氧化鈉溶液的反應 (1)取三塊鍍鋅鐵皮(A、B、C，截自同一塊鍍鋅鐵皮)，分別量出它們的長度與寬度。 (2)用電子天平分別稱量三塊鍍鋅鐵皮(A、B、C)的質量。 (3)將鍍鋅鐵皮A放入燒杯中，加入約40 mL 6 molL－1氫氧化鈉。反應時用玻璃棒小心翻動鍍鋅鐵皮，使鐵皮兩邊鋅鍍層都充分反應，到反應速率為零(幾乎不產生氣泡)時，將未反應的鐵皮取出，用自來水沖洗掉附著的堿液。 (4)將鐵片放在石棉網(wǎng)上，用酒精燈小火烘干，冷卻后用電子天平稱量。 (5)分別用B、C重復進行實驗步驟(3)、(4)。 (6)根據(jù)實驗所得數(shù)據(jù)，求出鍍鋅鐵皮的鍍鋅鐵皮的鋅鍍層厚度。 對點集訓 1．在鍍鋅鐵皮的鋅鍍層厚度的測定過程中，下列操作會導致測定結果偏高的是(　　) A．過早判斷反應終點 B．過遲判斷反應終點 C．鋅在酸中溶解后，鐵皮未烘干就去稱重 D．在測定鐵皮的面積時測得面積比鐵皮的實際面積大 解析：選B　過遲判斷反應終點導致部分鐵溶解，m1－m2偏大而引起結果偏高。過早判斷反應終點、鐵皮未烘干就去稱重則使m1－m2偏小而引起結果偏低。 2．實驗是化學的最高法庭。以鎂條、鋁片為電極，以稀NaOH溶液為電解質溶液構成的原電池，人們普遍認為鋁是負極。某研究性學習小組為探究該原電池究竟誰是負極，發(fā)生怎樣的電極反應，進行了如下實驗： 如圖，剪取約8 cm的鎂條及大小相近的鋁片，用砂紙去膜，使鎂條與鋁片分別與量程為500 μA的教學演示電表的“－”、“＋”端相連接，迅速將兩電極插入盛有1 molL－1 NaOH溶液的燒杯中。開始，電表指針向右偏移約500 μA，鋁片表面有許多氣泡，很快電流逐漸減小至0；隨后，指針向左偏移，且電流逐漸增大至約400 μA，此時，鋁片表面氣泡有所減少，但鎂條表面只有極少量的氣泡產生。 根據(jù)以上實驗現(xiàn)象，回答下列問題： (1)開始階段，原電池的正極是_______(填“Mg”或“Al”)片；鋁片表面產生的氣泡是__________；負極發(fā)生的反應是______________________________________。 (2)隨后階段，鋁片發(fā)生的電極反應式是______________________________；鎂條表面只有極少量的氣泡產生，其原因是：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－(極少)，試判斷此電極發(fā)生的主要反應是_________________________；鋁片表面氣泡有所減少，但未消失，產生這一現(xiàn)象的可能原因是________________________________________________________。 解析：以鎂條、鋁片為電極，以稀NaOH溶液為電解質溶液構成的原電池，開始鋁片表面有許多氣泡，故此時鋁片為原電池的正極，電流逐漸減小至0；隨后，指針向左偏移，且電流逐漸增大，鋁片表面氣泡有所減少，但鎂條表面只有極少量的氣泡產生。此時鋁片為原電池的負極，電極反應式是Al＋4OH－－3e－===AlO＋2H2O ，O2＋2H2O＋4e－===4OH－ ；鋁片表面氣泡有所減少，但未消失，產生這一現(xiàn)象的可能原因是鋁片中含有雜質構成原電池。 答案：(1)Al　H2　Mg＋2OH－－2e－===Mg(OH)2 (2)Al＋4OH－－3e－===AlO＋2H2O O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 鋁片中含有雜質構成原電池 3．“白鐵皮”具有較強的耐腐蝕性，是生產中常用的金屬材料之一。鍍鋅層猶如鐵皮的保護層，這層膜的厚度及均勻度也成了判斷鍍層質量的重要指標。某研究性學習小組為了測定鍍鋅鐵皮的厚度，設計了下面的實驗方案： 方案一：取三塊鍍鋅鐵皮(A、B、C，截自同一塊鍍鋅鐵皮)，將鍍鋅鐵皮A放入燒杯中，加入40 mL 6 molL－1鹽酸，反應時用玻璃棒小心翻動鍍鋅鐵皮，待鋅鍍層反應完全時，立即將未反應的鐵皮取出，洗滌、小心烘干、稱量。將B、C重復上面的實驗。 (1)鋅鍍層完全反應的標志是________。 (2)如何檢驗鐵片已經(jīng)洗凈________。 (3)該小組的實驗數(shù)據(jù)記錄及數(shù)據(jù)處理如下，完成下列表格(鋅的密度為7.14 gcm－3) 數(shù)據(jù)記錄 數(shù)據(jù)處理 鍍鋅鐵皮 長度/cm 寬度/cm 鍍鋅鐵片質量/g 鐵皮質量/g 鋅鍍層厚度(單側)/cm 鋅鍍層平均厚度(單側)/cm A 5.00 4.90 4.460 4.313 4.20110－4 B 5.10 5.00 4.421 4.267 4.22910－4 C 5.20 5.00 4.640 4.467 4.66010－4 計算鍍鋅鐵皮鋅鍍層平均厚度(單側)________cm。本實驗中產生誤差的地方可能有哪些(任意列舉兩種)________、________。 方案二：已知鋅與強堿溶液反應的離子方程式為 Zn＋2OH－＋2H2O===[Zn(OH)4]2－＋H2↑。 某同學按下圖裝置設計了測定鍍鋅鐵皮鍍層厚度的實驗方案，將單側面積為S cm2、質量為m g的鍍鋅鐵皮放入6 molL－1 NaOH溶液中?；卮鹣铝袉栴}： (4)裝置中導管a的作用是_________________________________________________。 (5)檢查氣密性，將藥品和水裝入各儀器中，連接好裝置后，需進行的操作還有：①記錄C的液面位置；②待B中不再有氣體產生并恢復至室溫；③由A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。上述操作的順序是________(填序號)。 (6)實驗前后堿式滴定管中液面讀數(shù)分別為V1 mL、V2 mL(實驗條件下的氣體摩爾體積為Vm molL－1)。則鍍鋅鐵皮的厚度為________cm。(寫出數(shù)學表達式) 解析：(1)當鋅鍍層完全反應后就是鐵與鹽酸反應，由于鋅和鐵的活潑性不同，反應速率就不同。(2)從溶液中取出的鐵片必然帶有鹽酸及其鹽，當洗凈時也就是不再含有鹽酸及其鹽，所以檢驗鐵片是否洗凈就是檢驗氯離子。(3)由三組所列鋅鍍層厚度數(shù)據(jù)來看，第三組數(shù)據(jù)與另兩組有較大差距，應舍去，取前兩組數(shù)據(jù)取平均值得4.21510－4 cm；本實驗中產生誤差的地方可能有：長度的測量，質量的測量，恰好反應的判斷，反應后鐵皮的洗滌是否干凈、烘干是否徹底等。(4)隨著分液漏斗內的液體不斷流下，其內部的氣體體積變大，壓強變小，不利于液體流下，故用導管a平衡壓強，使液體順利流下。(5)本實驗的關鍵是測量氣體的體積。根據(jù)此裝置的原理，應兩次記錄C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④。(6)V(H2)＝(V2－V1)mL，n(Zn)＝n(H2)＝(V2－V1)/(1 000Vm)，m(Zn)＝65 gmol－1n(Zn)，鋅的密度是7.14 gcm－3，V(Zn)＝m(Zn)/7.14，由于鐵片表面有上、下兩層，所以每一層的厚度d＝V(Zn)/2S，代入即得。 答案：(1)反應速率突然減小 (2)取最后一次洗滌液，加AgNO3溶液，若無白色沉淀生成，則鐵片已洗凈(或用玻璃棒蘸取最后一次洗滌液，滴在藍色石蕊試紙上，若不變紅色，則鐵片已洗凈) (3)4.21510－4　鍍鋅鐵片長、寬測量；反應前后鐵皮質量稱量；終點判斷；反應后鐵皮洗滌；鐵皮未烘干 (4)使分液漏斗和錐形瓶內氣壓相同，以便于NaOH溶液能順利滴下 (5)④①③②④①(回答④①③②也可) (6)d＝ 拓展實驗 水果中維生素C含量的測定 1．實驗原理 (1)維生素C又稱為抗壞血酸，具有強還原性，在酸性溶液中，它可將碘單質還原為碘離子。利用這一反應，可以通過實驗測定果汁中維生素C的含量。 (2)用醫(yī)用維生素C片配制一定濃度(a mgL－1)的維生素C標準溶液。向一定體積的維生素C標準溶液中滴加稀碘水，用淀粉溶液作指示劑，至加入碘水溶液呈藍色且半分鐘內不褪色為止，記錄加入碘水的體積(V1)。 (3)在相同體積的果汁中，用淀粉溶液作指示劑，滴加相同濃度的碘水，記錄溶液顯藍色且半分鐘內不褪色時消耗碘水的體積(V2)。根據(jù)兩次反應消耗碘水體積的比值，可粗略測定出水果中維生素C的含量。 維生素C的含量＝a。 (4)蔬菜或果汁中還存在其他的還原性物質，它們在上述反應條件下也能將碘還原。上述實驗將蔬菜、水果中還原性物質的總量都折算為維生素C的含量。 2．相關問題 維生素C是一種水溶性維生素(其水溶液呈酸性)，它的分子式是C6H8O6，人體缺乏這種維生素易得壞血癥，所以維生素C又稱抗壞血酸。維生素C易被空氣中的氧氣氧化。在新鮮水果、蔬菜、乳制品中都含有維生素C，如新鮮橙汁中維生素C的含量在500 mgL－1左右。校課外活動小組測定了某品牌的軟包裝橙汁中維生素C的含量。下面是測定實驗分析報告，請?zhí)顚懹嘘P空白。 (1)測定目的：測定牌軟包裝橙汁維生素C含量。 (2)測定原理：C6H8O6＋I2―→C6H6O6＋2H＋＋2I－ (3)實驗用品及試劑：①儀器和用品：(自選，略)?、谠噭褐甘緞_____(填名稱)、濃度為7.5010－3 molL－1標準碘溶液、蒸餾水等。 (4)實驗過程：①洗滌儀器，檢查滴定管是否漏液，潤洗后裝好標準碘溶液待用?、诖蜷_橙汁包裝，目測：顏色——橙黃色，澄清度——好，用___________(填儀器名稱)向錐形瓶中量入20.00 mL待測橙汁，滴入2滴指示劑?、塾米笫挚刂频味ü艿腳_______________(填部分)，右手搖動錐形瓶，眼睛注視____________________________________________________，滴定終點現(xiàn)象是_____________________________________________________________ 。 (5)數(shù)據(jù)記錄與處理：(設計數(shù)據(jù)記錄和數(shù)據(jù)的表格，不必填數(shù)據(jù))若經(jīng)數(shù)據(jù)處理，滴定中消耗標準碘溶液的體積是15.00 mL，則此橙汁中維生素C的含量是__________ mgL－1。 (6)問題討論： ①滴定時能否劇烈搖動錐形瓶？為什么？ 答：______________________________________________。 ②從分析數(shù)據(jù)看，此軟包裝橙汁是否是純天然橙汁(　　) A．是　　　B．可能是　　　C．不是 制造商采用的做法是(　　) A．加水稀釋天然橙汁 B．橙汁已被濃縮 C．將維生素作為添加劑 對于上述做法，你的意見是(　　) A．同意 B．不同意 C．調查后再作結論 解析：據(jù)測定原理：C6H8O6＋I2―→C6H6O6＋2H＋＋2I－指示劑用淀粉溶液，顏色由無色變?yōu)樗{色；因量取20.00 mL待測橙汁，儀器應用酸式滴定管或20.00 mL的移液管， c維生素CV維生素C＝c碘溶液V碘溶液 c維生素C＝c碘溶液V碘溶液/V維生素C 維生素C易被空氣中的氧氣氧化。故不能劇烈搖動錐形瓶，否則影響測定結果。 答案：(3)淀粉溶液 (4)②酸式滴定管?、刍钊″F形瓶內溶液的顏色變化和滴定管中液體流下的速率　溶液由無色變?yōu)樗{色，且半分鐘內不褪色 (5) 數(shù)據(jù)記錄和數(shù)據(jù)的表格： 滴定次數(shù) 待測堿溶液的體積 標準酸溶液的體積 滴定前刻度 滴定后刻度 體積/mL 滴定前刻度 滴定后刻度 體積/mL 第一次 第二次 990 (6)①不能劇烈搖動錐形瓶，因為劇烈搖動錐形瓶，會增大溶液與空氣的接觸面積，使維生素C被氧化，影響測定結果 ②C　C　C ———————課后檢測與提能　 1．下列結論均出自《實驗化學》中的實驗，其中錯誤的是(　　) A．往新配制的可溶性淀粉溶液中滴加碘水，容液顯藍色，用CCl4不能從中萃取出碘 B．當鋅完全溶解后，鐵與酸反應產生氫氣的速率會顯著減慢，此現(xiàn)象可作為判斷鍍鋅鐵皮中鋅鍍層是否完全被反應掉的依據(jù) C．鍍鋅鐵皮發(fā)生電化學腐蝕時，鋅發(fā)生氧化反應 D．食醋的總酸含量是指食醋中醋酸的總物質的量濃度 解析：選D　食醋中含有醋酸等有機酸。食醋總酸含量是指每100 mL食醋中含酸(以醋酸計)的質量，也稱食醋的酸度。 2．為測定鍍鋅鐵皮鋅鍍層的厚度，將鍍鋅皮與足量鹽酸反應，待產生的氣泡明顯減少時取出，洗滌，洪干，稱重。關于該實驗的操作對測定結果的影響判斷正確的是(　　) A．鐵皮未及時取出，會導致測定結果偏小 B．鐵皮未洗滌干凈，會導致測定結果偏大 C．烘干時間過長，會導致測定結果偏小 D．若把鹽酸換成硫酸，會導致測定結果偏大 答案：C 3．下列敘述中正確的是(　　) A．構成原電池正極和負極的材料必須是兩種金屬 B．由Cu、Zn作電極與CuSO4溶液組成的原電池中，Cu是負極 C．馬口鐵(鍍錫鐵)破損后若與電解質溶液接觸，錫先被腐蝕 D．銅鋅原電池工作時，若有13 g鋅被溶解，則電路中有0.4 mol電子通過 解析：選D　兩種活潑性不同的金屬與電解質溶液能夠構成原電池，但不能因此說構成原電池的材料一定是金屬，例如鋅與石墨電極也能與電解質溶液構成原電池；在Cu、Zn與CuSO4溶液組成原電池中，較活潑的Zn電極是負極；鍍錫鐵表皮破損后與電解質溶液構成原電池，鐵比錫活潑，鐵先失電子被腐蝕；銅鋅原電池工作，鋅作負極，電極反應為Zn－2e－===Zn2＋，則13 g鋅(0.2 mol)被溶解時電路中有0.4 mol 電子通過。 4．某種含有Mg2＋和Zn2＋的溶液，欲將其中的Zn2＋沉淀出來，應該采取的正確方法是(　　) A．加入過量的NaOH溶液 B．加入過量的氨水 C．加入過量NaOH溶液，過濾，在濾液中通入過量CO2 D．加入過量的氨水，過濾，在沉淀中加入過量鹽酸 解析：選C　Mg2＋和Zn2＋都能與NaOH溶液或氨水反應生成沉淀，但當NaOH溶液過量時，氫氧化鋅沉淀與過量的NaOH反應生成鋅酸鹽，向其溶液中通入CO2可重新得到氫氧化鋅沉淀。 5．利用維生素C能使淀粉的碘溶液褪色的性質，通過實驗(如圖所示)比較加入蘋果汁和橙汁的多少來確定它們中維生素C含量的多少。要得出正確結論，在實驗時需要控制的條件是(　　) A．實驗時必須向兩燒杯中同時滴加液體 B．淀粉的碘溶液的體積和濃度必須相等 C．膠頭滴管滴出的果汁的滴數(shù)必須相等 D．膠頭滴管滴出的每滴果汁的體積不用相等 解析：選B　因為要比較加入蘋果汁和橙汁的多少來確定它們中維生素C含量的多少，所以不必同時加入，滴數(shù)也不必相等，但碘的量要相等，每滴果汁的體積也必須相等才能進行比較。 6．下列說法正確的是(　　) A．在“鍍鋅鐵皮鋅鍍層厚度的測定”實驗中，將鍍鋅鐵皮放入稀硫酸，待產生氫氣的速率突然減小，可以判斷鋅鍍層已反應完全 B．在“火柴頭中氯元素的檢驗”實驗中，摘下幾根未燃過的火柴頭，將其浸于水中，稍后取少量溶液于試管中，滴加硝酸銀溶液和稀硝酸后，即可判斷氯元素的存在 C．在“硫酸亞鐵銨的制備”實驗中，為了得到硫酸亞鐵銨晶體，應小火加熱蒸發(fā)皿，直到有大量晶體析出時停止加熱 D．受強酸或強堿腐蝕致傷時，應先用大量水沖洗，再用2%醋酸溶液或飽和硼酸溶液洗，最后用水沖洗，并視情況作進一步處理 解析：選A　在“鍍鋅鐵皮鋅鍍層厚度的測定”實驗中，若產生氫氣的速率突然減小，則說明已經(jīng)不再形成原電池，則說明鋅鍍層已經(jīng)完全反應，A正確；未燃過的火柴頭中主要含有氯酸根離子而非氯離子，所以這種方式不能檢驗火柴頭中的氯元素的存在，B不正確；硫酸亞鐵銨的制備過程中應加熱至溶液表面出現(xiàn)晶膜為止，而非出現(xiàn)大量晶體，C不正確；受到強堿腐蝕時應該用大量水沖洗后，用2%的醋酸溶液或飽和硼酸溶液洗滌，但是酸灼傷時應該用大量水沖洗后，再用稀的小蘇打溶液洗滌，D不正確。 7．某同學設計了測定鍍鋅鐵皮鍍層厚度的實驗方案，將單側面積為S、質量為m1的鍍鋅鐵皮放入6 molL－1HCl溶液中，當氣泡產生速率顯著減小時，用水沖洗，烘干后稱量，得到質量為m2。下列說法錯誤的是(　　) A．當鐵皮產生氣泡速率減慢時，立即取出鐵皮，不沖洗就用酒精燈加熱烘干，導致實驗結果偏低 B．實驗過程中產生氣泡的速率先慢，然后逐漸加快，再顯著減緩，這是微電池和溫度共同影響的結果 C．鋅和鐵在酸溶液中形成原電池，外電路中電流從鐵流向鋅 D．設鋅鍍層厚度為h，鋅的密度為ρ，則h＝ 解析：選D　鋅和鐵在酸性溶液中形成原電池，鋅為負極，鐵為正極，故外電路電流從正極(Fe)流向負極(Zn)。因為鍍鋅鐵皮是雙面鍍鋅，故鋅層的總體積V＝2hS，所以h＝，D選項錯誤。 8．水中溶氧量(DO)是衡量水體自凈能力的一個指標，通常用每升水中溶解氧分子的質量表示，單位mgL－1。我國《地表水環(huán)境質量標準》規(guī)定，生活飲用水源的DO不能低于5 mgL－1。某化學小組同學設計了下列裝置(夾持裝置略)，測定某河水的DO。 Ⅰ.測定原理： 堿性條件下，O2將Mn2＋氧化為MnO(OH)2： ①2Mn2＋＋O2＋4OH－===2MnO(OH)2↓ 酸性條件下，MnO(OH)2將I－氧化為I2： ②MnO(OH)2＋I－＋H＋―→Mn2＋＋I2＋H2O(未配平) 用Na2S2O3標準溶液滴定生成的I2： ③2S2O＋I2===S4O＋2I－ Ⅱ.測定步驟： a．安裝裝置，檢驗氣密性，充N2排盡空氣后，停止充N2。 b．向燒瓶中加入200 mL水樣。 c．向燒瓶中依次迅速加入1 mL MnSO4無氧溶液(過量)、2 mL堿性KI無氧溶液(過量)，開啟攪拌器，至反應①完全。 d．攪拌并向燒瓶中加入2 mL H2SO4無氧溶液，至反應②完全，溶液為中性或弱酸性。 e．從燒瓶中取出40.00 mL溶液，以淀粉作指示劑，用0.010 00 molL－1 Na2S2O3溶液進行滴定，記錄數(shù)據(jù)。 f．…… g．處理數(shù)據(jù)(忽略氧氣從水樣中的逸出量和加入試劑后水樣體積的變化)。 回答下列問題： (1)配制以上無氧溶液時，除去所用溶劑水中氧的簡單操作為________。 (2)在橡膠塞處加入水樣及有關試劑應選擇的儀器是__________。 ①滴定管　②注射器?、哿客? (3)攪拌的作用是___________________________________________________。 (4)配平反應②的方程式，其化學計量數(shù)依次為________。 (5)步驟f為________________________。 (6)步驟e中達到滴定終點的標志為___________________________________________。 若某次滴定消耗Na2S2O3溶液4.50 mL，水樣的DO＝________ mgL－1(保留一位小數(shù))。作為飲用水源，此次測得DO是否達標：________(填“是”或“否”)。 (7)步驟d中加入H2SO4溶液反應后，若溶液pH過低，滴定時會產生明顯的誤差。寫出產生此誤差的原因(用離子方程式表示，至少寫出2個)___________________ __________。 解析：(1)氣體的溶解度隨溫度升高而減小，故可用將水加熱煮沸法除去溶解在溶劑水中的氧氣。 (2)測定步驟中加入的試劑均為無氧溶液，且加入的水樣要防止空氣中氧氣的干擾，故需要隔絕空氣，所以選用密封性較好的注射器。 (3)攪拌能夠使物質混合均勻，加快化學反應的速率。 (4)MnO(OH)2中Mn顯＋4價，2 mol I－化合價升高2價生成I2，故根據(jù)化合價升降總數(shù)相等和元素守恒、電荷守恒配平方程式為MnO(OH)2＋2I－＋4H＋===Mn2＋＋I2＋3H2O。 (5)中和滴定一般采用重復滴定2～3次來減小滴定誤差。 (6)用Na2S2O3溶液進行滴定時，I2的量逐漸減小至消失時為滴定終點，此時的現(xiàn)象是藍色消失且半分鐘內不變色。根據(jù)題中所給反應方程式得關系式： 2Mn2＋～O2～2MnO(OH)2～2I2～4Na2S2O3 　　　　1　　　　　　　　　　　　4 n(O2)　　　0.004 5 L0.010 00 molL－1 ＝，則n(O2) ＝0.004 5 L0.010 00 molL－1，則DO＝ ＝9.010－3 gL－1＝9.0 mgL－1，根據(jù)生活飲用水的DO不低于5 mgL－1知，此次測得的DO達標。 (7)Na2S2O3在酸性條件下可以發(fā)生歧化反應生成S和SO2，且生成的SO2可被I2氧化。另外，在酸性條件下I－也可被氧氣氧化。 答案：(1)將溶劑水煮沸后冷卻　(2)② (3)使溶液混合均勻，快速完成反應　(4)1,2,4,1,1,3 (5)重復步驟e的操作2～3次 (6)溶液藍色褪去(半分鐘內不變色)　9.0　是 (7)2H＋＋S2O===S↓＋SO2↑＋H2O、 SO2＋I2＋2H2O===4H＋＋SO＋2I－、 4H＋＋4I－＋O2===2I2＋2H2O(任寫其中2個) 9．已知Zn(OH)2能溶于NaOH溶液轉變成Na2[Zn(OH)4]。為了測定某白鐵皮中鋅的質量分數(shù)，進行如下實驗：取a g白鐵皮樣品于燒杯中，加入過量稀鹽酸，用表面皿蓋好，開始時產生氣泡的速度很快，以后逐漸變慢。待試樣全部溶解后，向燒杯中加入過量NaOH溶液，充分攪拌后過濾，將所得沉淀在空氣中加強熱至質量不變，稱得殘留固體質量為b g。 (1)白鐵皮鍍鋅的目的是_____________________________________________________。 (2)氣泡產生速度先快后慢的原因是_______________________________。 (3)溶液中加入過量NaOH溶液，發(fā)生反應的離子方程式是(不是離子反應的寫化學方程式)： ________________________________________________________________________； ________________________________________________________________________； ________________________________________________________________________； ________________________________________________________________________。 (4)最后殘留的固體是__________，得到該固體的化學反應方程式是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (5)白鐵皮含鋅的質量分數(shù)是______________(用含a、b的式子表示)。 解析：(1)白鐵皮鍍鋅的目的是為了保護內部的鐵，增加鐵的抗腐蝕能力。 (2)Zn、Fe在稀鹽酸中形成原電池，反應速率快，隨著H＋濃度的不斷減小，表面Zn溶解，原電池作用逐漸減弱，反應速率逐漸減慢。 (3)發(fā)生的反應有Zn2＋＋2OH－===Zn(OH)2↓ Zn(OH)2＋2OH－===[Zn(OH)4]2－ Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓ 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3。 (4)Fe(OH)3不穩(wěn)定，受熱時易發(fā)生分解，所以得到的固體是Fe2O3。 (5)根據(jù)殘留固體氧化鐵的質量b g，可得鐵元素的質量為b g，所以a g白鐵皮中鋅的質量為g，從而可以計算出鋅的質量分數(shù)是%。 答案：(1)保護內部的鐵，增加鐵的抗腐蝕能力 (2)開始時，氫離子濃度大，加上鋅與鐵構成無數(shù)微小的原電池，反應速度快。隨著反應的進行，溶液中氫離子濃度減小，表面鋅溶解后，原電池作用逐漸減小以至不存在，反應速率明顯減慢 (3)Zn2＋＋2OH－===Zn(OH)2↓ Zn(OH)2＋2OH－===[Zn(OH)4]2－ Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓ 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 (4)Fe2O3　2Fe(OH)3Fe2O3＋3H2O (5)% 10．某同學測定鍍鋅鐵皮鋅鍍層厚度，步驟如下： (1)測量三塊鍍鋅鐵皮的長度與寬度，記錄數(shù)據(jù)。 (2)用電子天平分別測量三塊鍍鋅鐵皮的質量。 (3)將鍍鋅鐵皮放入燒杯中，加入鹽酸，反應時應小心將鐵片翻動，該操作的目的是______________________。 若沒有此類操作，則測得的鋅鍍層厚度____________。 當反應速率顯著減小時，立即取出鐵片并__________________，該操作的目的是__________________。 (4)將鐵片放在石棉網(wǎng)上，用小火烘干，該操作的目的是___________________。若不烘干，則計算得到的鋅鍍層厚度結果將____________。若改用酒精燈持續(xù)加強熱，則會造成______________________。 (5)根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，完成下表，求出鍍鋅鐵皮的鋅鍍層厚度(鋅的密度取7.14 gcm－3)。 數(shù)據(jù)記錄 數(shù)據(jù)處理 鍍鋅鐵皮A長4.94 cm、寬4.90 cm 鍍鋅鐵皮B長5.05 cm、寬5.00 cm 鍍鋅鐵皮C長5.05 cm、寬4.90 cm 鍍鋅鐵皮A　m1(A)＝2.455 g 鍍鋅鐵皮B　m1(B)＝2.508 g 鍍鋅鐵皮C　m1(C)＝2.500 g 鍍鋅鐵皮A　m2(A)＝2.201 g 鍍鋅鐵皮B　m2(B)＝2.247 g 鍍鋅鐵皮C　m2(C)＝2.238 g 鍍鋅鐵皮編號 鍍鋅鐵皮厚度(單側) /cm 鍍鋅鐵皮平均厚度(單側)/cm 鍍鋅鐵皮A 鍍鋅 鐵皮B 鍍鋅 鐵皮C 解析：反應時小心地將鐵片翻動，是為了使Zn與鹽酸充分反應；在鹽酸中，Zn與Fe構成原電池，因為Zn的活潑性比Fe的強，Zn失去電子被氧化，隨著Zn的消耗，原電池作用減弱，反應速率減慢，當反應速率顯著減小時，說明Zn與鹽酸反應完成。根據(jù)公式：h＝可以知道，當Zn反應不完全、鐵片不干燥或鐵片被氧化時都會使h減小，也可以根據(jù)上述公式計算出鍍鋅鐵皮的厚度。 答案：(3)使Zn充分反應　偏低　沖洗鐵片上的酸液體　避免鐵被腐蝕　(4)除去水分　偏低　鐵片氧化 (5) 鍍鋅鐵皮厚度(單側)/cm 鍍鋅鐵皮平均厚度(單側)/cm 7.34810－4 7.33410－4 7.23910－4 7.41510－4