Question

“白鐵皮”具有較強(qiáng)的耐腐蝕性，是生產(chǎn)中常用的金屬材料之一．鍍鋅層猶如鐵皮的保護(hù)層，這層膜的厚度及均勻度也成了判斷鍍層質(zhì)量的重要指標(biāo)．某研究性學(xué)習(xí)小組為了測(cè)定鍍鋅鐵皮的厚度，設(shè)計(jì)了下面的實(shí)驗(yàn)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40mL 6mol?L^-1鹽酸，反應(yīng)時(shí)用玻璃棒小心翻動(dòng)鍍鋅鐵皮，待鋅鍍層反應(yīng)完全時(shí)，立即將未反應(yīng)的鐵皮取出，洗滌、小心烘干、稱量．將B、C重復(fù)上面的實(shí)驗(yàn)．
（1）鋅鍍層完全反應(yīng)的標(biāo)志是

反應(yīng)速率突然減小

．
（2）如何檢驗(yàn)鐵片已經(jīng)洗凈

取最后一次的洗出液，滴加硝酸銀溶液，若無(wú)白色沉淀，則鐵片乙洗凈

．
方案二：已知鋅與強(qiáng)堿溶液反應(yīng)的離子方程式為：Zn+2OH^-+2H₂O=[Zn（OH）₄]^2-+H₂↑．某同學(xué)按圖裝置設(shè)計(jì)了測(cè)定鍍鋅鐵皮鍍層厚度的實(shí)驗(yàn)方案，將單側(cè)面積為S cm²、質(zhì)量為mg的鍍鋅鐵皮放入6mol?L^-1 NaOH溶液中．回答下列問(wèn)題：
（3）裝置中導(dǎo)管a的作用是

使分液漏斗和錐形瓶?jī)?nèi)氣壓相同，氫氧化鈉溶液能順利滴下

．
（4）檢查氣密性，將藥品和水裝入各儀器中，連接好裝置后，需進(jìn)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(chǎn)生并恢復(fù)至室溫；③由A向B中滴加足量NaOH溶液；④上下移動(dòng)C，使干燥管和C中液面相平．
上述操作的順序是

④①③②④①

（填序號(hào)）．
（5）實(shí)驗(yàn)前后堿式滴定管中液面讀數(shù)分別為V₁ mL、V₂ mL（已知Zn的密度為7.14g/cm³，實(shí)驗(yàn)條件的氣體摩爾體積為V_m L/mol）．則鍍鋅鐵皮的鍍層厚度為

V1-V2 1000Vm ×65

2S×7.14

cm．（寫出數(shù)學(xué)表達(dá)式）

Answer 1

分析：（1）鹽酸溶解鋅反應(yīng)完全后無(wú)氣體放出；
（2）檢驗(yàn)洗滌液中氯離子的存在與否來(lái)檢驗(yàn)是否洗凈；
（3）裝置中導(dǎo)管a的作用是保持壓強(qiáng)相同是氫氧化鈉順利從分液漏斗滴下；
（4）本實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵是測(cè)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(fù)室溫再把量氣管連段液面相平讀數(shù)；
（5）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(yīng)的鋅和生成的氫氣物質(zhì)的量相同；

解答：解：（1）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，測(cè)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；
故答案為：生成氫氣的速率突然減慢；
（2）從溶液中取出的鐵片必然帶有鹽酸及其鹽，當(dāng)洗凈時(shí)也就是不再含有鹽酸及其鹽，所以檢驗(yàn)鐵片是否洗凈就是檢驗(yàn)氯離子，也可檢驗(yàn)其酸性；檢驗(yàn)鐵片已洗凈的方法是檢驗(yàn)洗滌液中是否含有氯離子，取最后一次洗滌液，加入硝酸銀溶液，無(wú)白色沉淀產(chǎn)生，則鐵片已洗凈，
故答案為：取最后一次洗滌液，加入硝酸銀溶液，無(wú)白色沉淀產(chǎn)生，則鐵片已洗凈；
（3）裝置中導(dǎo)管a的作用是使分液漏斗和錐形瓶?jī)?nèi)氣壓相同，氫氧化鈉溶液能順利滴下；
故答案為：使分液漏斗和錐形瓶?jī)?nèi)氣壓相同，氫氧化鈉溶液能順利滴下；
（4）根據(jù)此裝置的原理，應(yīng)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(yīng)該是④，然后是①記錄C的液面位置；再就是③由A向B中滴加足量NaOH溶液；②待B中不再有氣體產(chǎn)生并恢復(fù)至室溫，把量氣管④上下移動(dòng)C，使干燥管和C中液面相平讀數(shù)來(lái)計(jì)算；
（5）V（H₂）=（V₂-V₁） mL，n（Zn）=n（H₂）=

V2-V1

1000?Vm

，m（Zn）=65 g?mol^-1 n（Zn）；，鋅的密度是7.14 g?cm^-3，V（Zn）=

m

ρ

=

m(Zn)

7.14

；由于鐵片表面有上、下兩層，所以每一層的厚度h=

V(Zn)

2S

=

V1-V2 1000Vm ×65

2S×7.14

；
故答案為：

V1-V2 1000Vm ×65

2S×7.14

；

點(diǎn)評(píng)：本題考查了物質(zhì)性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和步驟分析判斷，裝置分析是解題關(guān)鍵，注意金屬厚度的計(jì)算方法應(yīng)用，題目難度中等．