2020年高中化学 专题6 物质的定量分析 课题2 镀锌铁皮锌镀层厚度的测定教学案 苏教版选修6

2020年高中化学 专题6 物质的定量分析 课题2 镀锌铁皮锌镀层厚度的测定教学案 苏教版选修6

1 课题 2 镀锌铁皮锌镀层厚度的测定 [浙江选考·加试要求] ————————————————————————————————————— 1．电子天平的使用。 2．镀锌铁皮锌镀层厚度测定的原理(与酸或碱反应)和操作流程。 3．实验数据的处理和测定过程中产生误差的原因分析。 锌的电化学腐蚀 用化学方法测定镀锌铁皮镀层厚度是原电池、电解及电镀知识的迁移和应用。当将镀锌 铁皮放到酸中时，能迅速形成原电池，同时产生大量的氢气。其中锌是负极，铁是正极，电 极反应如下： 负极：Zn－2e－===Zn2＋； 正极：2H＋＋2e－===H2↑。 当锌完全溶解后，铁与酸反应产生氢气的速率会显著减慢，并以此作为判断锌镀层是否 完全反应掉的依据。 [器材与原理] 相关器材 烧杯(培养皿)、酒精灯、火柴、三脚架、石棉网、镊子、玻璃棒、尺(精度为 0.1 cm)、 电子天平(精度为 0.001 g)。 1.学会设计用化学方法测定镀锌铁皮锌镀层厚度的多种实 验方案，能根据实验条件比较方案的优劣。 2．学会用化学方法测镀锌铁皮锌镀层厚度。 3．了解测定过程中产生误差的原因，并能对实验中的数据 进行处理。 4．通过实验了解镀锌铁皮锌镀层厚度测定基本思路，学习 用化学定量分析方法解决实际问题，学习科学研究的方法和误 差分析的方法。 ———————实验要素先知道 ———————实验过程详剖析 2 相关原理 (1)准确判断锌完全反应是本实验最重要的一环。若判断过早则会使锌未完全溶解；若 过迟会使铁部分溶解，都会增加实验误差。判断锌在酸中完全溶解的实验现象是产生氢气速 率显著变慢，其依据是锌反应完原电池作用消失，铁和酸反应减慢。 (2)结合计算公式：h＝ m1－m2 2ρS ，本实验产生误差的主要原因有：镀锌铁片长、宽测量； 反应前后铁皮质量称量；终点判断；反应后铁皮洗涤；铁皮未烘干。措施：提高测量工具的 精密度，减小系统误差。重复测量三次，取平均值，减小偶然误差。 (3)测定锌镀层质量的其他方法 为了减缓露置在空气中的铁的电化学腐蚀，在铁皮表面往往镀上一薄层锌，通常称“白 铁皮”。“白铁皮”具有较强的耐腐蚀性，是生产中常用的金属材料之一。锌镀层是铁皮的保 护膜，这层膜的厚度及均匀度是判断镀层质量的重要指标。 方案 1： 原理 Zn 能溶于强碱溶液中，但铁不与强碱反应。反应的化学方程式为 Zn＋2NaOH＋2H2O===Na2[Zn(OH)4]＋H2↑。 过程 称量镀锌铁皮的总质量，然后将镀锌铁皮投入足量的 NaOH 溶液中，使其反应完全后， 取出铁皮，用水冲洗，烘干称量，通过称量反应前后铁皮的质量，计算两者的质量 差，即为锌镀层的质量。 方案 2： 原理 Zn＋2HCl===ZnCl2＋H2↑，Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑。 过程 将镀锌铁皮投入足量的 6mol·L－1 盐酸中，使其完全溶解，通过测定生成 H2 的体积， 计算混合物中锌的质量。 方案 3： 原理 Zn＋FeSO4===Fe＋ZnSO4。 过程 将镀锌铁皮投入足量的 FeSO4 溶液中，使其充分反应后，取出铁皮，用水冲洗、烘 干后，称量，根据反应前后铁皮的质量差，计算锌镀层的质量。 [实验与拓展] 实验流程 实验一：镀锌铁皮与盐酸的反应 (1)取三块镀锌铁皮(A、B、C，截自同一块镀锌铁皮)，分别量出它们的长度与宽度。 (2)用电子天平分别称量三块镀锌铁皮(A、B、C)的质量。 (3)将镀锌铁皮 A 放入烧杯中，加入 40 mL 6 mol·L－1 盐酸。反应时用玻璃棒小心翻动 镀锌铁皮，使铁皮两边锌镀层都充分反应。到反应速率突然减小时(产生气泡的速率变得极 3 慢)，立即将未反应的铁片取出，用自来水冲洗掉附着的酸液。 (4)将铁片放在石棉网上，用酒精灯小火烘干，冷却后用电子天平称量。 (5)分别用镀锌铁皮 B、C 重复进行实验步骤(3)、(4)。 (6)根据实验所得数据，求出镀锌铁皮的锌镀层厚度。 实验二：镀锌铁皮与氢氧化钠溶液的反应 (1)取三块镀锌铁皮(A、B、C，截自同一块镀锌铁皮)，分别量出它们的长度与宽度。 (2)用电子天平分别称量三块镀锌铁皮(A、B、C)的质量。 (3)将镀锌铁皮 A 放入烧杯中，加入约 40 mL 6 mol·L－1 氢氧化钠。反应时用玻璃棒小 心翻动镀锌铁皮，使铁皮两边锌镀层都充分反应，到反应速率为零(几乎不产生气泡)时，将 未反应的铁皮取出，用自来水冲洗掉附着的碱液。 (4)将铁片放在石棉网上，用酒精灯小火烘干，冷却后用电子天平称量。 (5)分别用 B、C 重复进行实验步骤(3)、(4)。 (6)根据实验所得数据，求出镀锌铁皮的镀锌铁皮的锌镀层厚度。 对点集训 1．在镀锌铁皮的锌镀层厚度的测定过程中，下列操作会导致测定结果偏高的是(　　) A．过早判断反应终点 B．过迟判断反应终点 C．锌在酸中溶解后，铁皮未烘干就去称重 D．在测定铁皮的面积时测得面积比铁皮的实际面积大 解析：选 B　过迟判断反应终点导致部分铁溶解，m1－m2 偏大而引起结果偏高。过早判 断反应终点、铁皮未烘干就去称重则使 m1－m2 偏小而引起结果偏低。 2．实验是化学的最高法庭。以镁条、铝片为电极，以稀 NaOH 溶液为电解质溶液构成的 原电池，人们普遍认为铝是负极。某研究性学习小组为探究该原电池究竟谁是负极，发生怎 样的电极反应，进行了如下实验： 如图，剪取约 8 cm 的镁条及大小相近的铝片，用砂纸去膜，使镁条与铝片分别与量程 为 500 μA 的教学演示电表的“－”、“＋”端相连接，迅速将两电极插 入盛有 1 mol·L－1 NaOH 溶液的烧杯中。开始，电表指针向右偏移约 500 μA，铝片表面有许多气泡，很快电流逐渐减小至 0；随后，指针向左偏移， 且电流逐渐增大至约 400 μA，此时，铝片表面气泡有所减少，但镁条表 面只有极少量的气泡产生。 根据以上实验现象，回答下列问题： (1)开始阶段，原电池的正极是_______(填“Mg”或“Al”)片；铝片表面产生的气泡是 __________；负极发生的反应是______________________________________。 (2)随后阶段，铝片发生的电极反应式是______________________________；镁条表面 4 只有极少量的气泡产生，其原因是：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－(极少)，试判断此电极发生的 主要反应是_________________________；铝片表面气泡有所减少，但未消失，产生这一现 象的可能原因是________________________________________________________。 解析：以镁条、铝片为电极，以稀 NaOH 溶液为电解质溶液构成的原电池，开始铝片表 面有许多气泡，故此时铝片为原电池的正极，电流逐渐减小至 0；随后，指针向左偏移，且 电流逐渐增大，铝片表面气泡有所减少，但镁条表面只有极少量的气泡产生。此时铝片为原 电池的负极，电极反应式是 Al＋4OH－－3e－===AlO－2 ＋2H2O ，O2＋2H2O＋4e－===4OH－ ；铝片 表面气泡有所减少，但未消失，产生这一现象的可能原因是铝片中含有杂质构成原电池。 答案：(1)Al　H2　Mg＋2OH－－2e－===Mg(OH)2 (2)Al＋4OH－－3e－===AlO－2 ＋2H2O O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 铝片中含有杂质构成原电池 3．“白铁皮”具有较强的耐腐蚀性，是生产中常用的金属材料之一。镀锌层犹如铁皮的 保护层，这层膜的厚度及均匀度也成了判断镀层质量的重要指标。某研究性学习小组为了测 定镀锌铁皮的厚度，设计了下面的实验方案： 方案一：取三块镀锌铁皮(A、B、C，截自同一块镀锌铁皮)，将镀锌铁皮 A 放入烧杯中， 加入 40 mL 6 mol·L－1 盐酸，反应时用玻璃棒小心翻动镀锌铁皮，待锌镀层反应完全时，立 即将未反应的铁皮取出，洗涤、小心烘干、称量。将 B、C 重复上面的实验。 (1)锌镀层完全反应的标志是________。 (2)如何检验铁片已经洗净________。 (3)该小组的实验数据记录及数据处理如下，完成下列表格(锌的密度为 7.14 g·cm－3) 数据记录 数据处理 镀锌铁皮 长度/cm 宽度/cm 镀锌铁片 质量/g 铁皮质 量/g 锌镀层厚度(单 侧)/cm 锌镀层平均厚 度(单侧)/cm A 5.00 4.90 4.460 4.313 4.201×10－4 B 5.10 5.00 4.421 4.267 4.229×10－4 C 5.20 5.00 4.640 4.467 4.660×10－4 计算镀锌铁皮锌镀层平均厚度(单侧)________cm。本实验中产生误差的地方可能有哪些 (任意列举两种)________、________。 方案二：已知锌与强碱溶液反应的离子方程式为 Zn＋2OH－＋2H2O===[Zn(OH)4]2－＋H2↑。 某同学按下图装置设计了测定镀锌铁皮镀层厚度的实验方案，将单侧面积为 S cm2、质 量为 m g 的镀锌铁皮放入 6 mol·L－1 NaOH 溶液中。回答下列问题： 5 (4)装置中导管 a 的作用是_________________________________________________。 (5)检查气密性，将药品和水装入各仪器中，连接好装置后，需进行的操作还有：①记 录 C 的液面位置；②待 B 中不再有气体产生并恢复至室温；③由 A 向 B 中滴加足量 NaOH 溶 液；④上下移动 C，使干燥管和 C 中液面相平。上述操作的顺序是________(填序号)。 (6)实验前后碱式滴定管中液面读数分别为 V1 mL、V2 mL(实验条件下的气体摩尔体积为 Vm mol·L－1)。则镀锌铁皮的厚度为________cm。(写出数学表达式) 解析：(1)当锌镀层完全反应后就是铁与盐酸反应，由于锌和铁的活泼性不同，反应速 率就不同。(2)从溶液中取出的铁片必然带有盐酸及其盐，当洗净时也就是不再含有盐酸及 其盐，所以检验铁片是否洗净就是检验氯离子。(3)由三组所列锌镀层厚度数据来看，第三 组数据与另两组有较大差距，应舍去，取前两组数据取平均值得 4.215×10－4 cm；本实验中 产生误差的地方可能有：长度的测量，质量的测量，恰好反应的判断，反应后铁皮的洗涤是 否干净、烘干是否彻底等。(4)随着分液漏斗内的液体不断流下，其内部的气体体积变大， 压强变小，不利于液体流下，故用导管 a 平衡压强，使液体顺利流下。(5)本实验的关键是 测量气体的体积。根据此装置的原理，应两次记录 C 中的读数，取其差值就是所得气体的体 积，所以第一步就应该是④。(6)V(H2)＝(V2－V1)mL，n(Zn)＝n(H2)＝(V2－V1)/(1 000·Vm)， m(Zn)＝65 g·mol－1n(Zn)，锌的密度是 7.14 g·cm－3，V(Zn)＝m(Zn)/7.14，由于铁片表面 有上、下两层，所以每一层的厚度 d＝V(Zn)/2S，代入即得。 答案：(1)反应速率突然减小 (2)取最后一次洗涤液，加 AgNO3 溶液，若无白色沉淀生成，则铁片已洗净(或用玻璃棒 蘸取最后一次洗涤液，滴在蓝色石蕊试纸上，若不变红色，则铁片已洗净) (3)4.215×10－4　镀锌铁片长、宽测量；反应前后铁皮质量称量；终点判断；反应后铁 皮洗涤；铁皮未烘干 (4)使分液漏斗和锥形瓶内气压相同，以便于 NaOH 溶液能顺利滴下 (5)④①③②④①(回答④①③②也可) (6)d＝ V2－V1 1 000Vm × 65 2S × 7.14 拓展实验 水果中维生素 C 含量的测定 1．实验原理 6 (1)维生素 C 又称为抗坏血酸，具有强还原性，在酸性溶液中，它可将碘单质还原为碘 离子。利用这一反应，可以通过实验测定果汁中维生素 C 的含量。 (2)用医用维生素 C 片配制一定浓度(a mg·L－1)的维生素 C 标准溶液。向一定体积的维 生素 C 标准溶液中滴加稀碘水，用淀粉溶液作指示剂，至加入碘水溶液呈蓝色且半分钟内不 褪色为止，记录加入碘水的体积(V1)。 (3)在相同体积的果汁中，用淀粉溶液作指示剂，滴加相同浓度的碘水，记录溶液显蓝 色且半分钟内不褪色时消耗碘水的体积(V2)。根据两次反应消耗碘水体积的比值，可粗略测 定出水果中维生素 C 的含量。 维生素 C 的含量＝ V2 V1·a。 (4)蔬菜或果汁中还存在其他的还原性物质，它们在上述反应条件下也能将碘还原。上 述实验将蔬菜、水果中还原性物质的总量都折算为维生素 C 的含量。 2．相关问题 维生素 C 是一种水溶性维生素(其水溶液呈酸性)，它的分子式是 C6H8O6，人体缺乏这种 维生素易得坏血症，所以维生素 C 又称抗坏血酸。维生素 C 易被空气中的氧气氧化。在新鲜 水果、蔬菜、乳制品中都含有维生素 C，如新鲜橙汁中维生素 C 的含量在 500 mg·L－1 左右。 校课外活动小组测定了某品牌的软包装橙汁中维生素 C 的含量。下面是测定实验分析报告， 请填写有关空白。 (1)测定目的：测定××牌软包装橙汁维生素 C 含量。 (2)测定原理：C6H8O6＋I2―→C6H6O6＋2H＋＋2I－ (3)实验用品及试剂：①仪器和用品：(自选，略)　②试剂：指示剂______(填名称)、 浓度为 7.50×10－3 mol·L－1 标准碘溶液、蒸馏水等。 (4)实验过程：①洗涤仪器，检查滴定管是否漏液，润洗后装好标准碘溶液待用　②打 开橙汁包装，目测：颜色——橙黄色，澄清度——好，用___________(填仪器名称)向锥形 瓶 中 量 入 20.00 mL 待 测 橙 汁 ， 滴 入 2 滴 指 示 剂 　 ③ 用 左 手 控 制 滴 定 管 的 ________________( 填 部 分 ) ， 右 手 摇 动 锥 形 瓶 ， 眼 睛 注 视 ____________________________________________________ ， 滴 定 终 点 现 象 是 _____________________________________________________________ 。 (5)数据记录与处理：(设计数据记录和数据的表格，不必填数据)若经数据处理，滴定 中消耗标准碘溶液的体积是 15.00 mL，则此橙汁中维生素 C 的含量是__________ mg·L－1。 (6)问题讨论： ①滴定时能否剧烈摇动锥形瓶？为什么？ 答：______________________________________________。 ②从分析数据看，此软包装橙汁是否是纯天然橙汁(　　) 7 A．是　　　B．可能是　　　C．不是 制造商采用的做法是(　　) A．加水稀释天然橙汁 B．橙汁已被浓缩 C．将维生素作为添加剂 对于上述做法，你的意见是(　　) A．同意 B．不同意 C．调查后再作结论 解析：据测定原理：C6H8O6＋I2―→C6H6O6＋2H＋＋2I－指示剂用淀粉溶液，颜色由无色变 为蓝色；因量取 20.00 mL 待测橙汁，仪器应用酸式滴定管或 20.00 mL 的移液管， c 维生素 C×V 维生素 C＝c 碘溶液×V 碘溶液 c 维生素 C＝c 碘溶液×V 碘溶液/V 维生素 C 维生素 C 易被空气中的氧气氧化。故不能剧烈摇动锥形瓶，否则影响测定结果。 答案：(3)淀粉溶液 (4)②酸式滴定管　③活塞　锥形瓶内溶液的颜色变化和滴定管中液体流下的速率　溶 液由无色变为蓝色，且半分钟内不褪色 (5) 数据记录和数据的表格： 待测碱溶液的体积 标准酸溶液的体积滴定次 数 滴定前刻度 滴定后刻度 体积/mL 滴定前刻度 滴定后刻度 体积/mL 第一次 第二次 990 (6)①不能剧烈摇动锥形瓶，因为剧烈摇动锥形瓶，会增大溶液与空气的接触面积，使 维生素 C 被氧化，影响测定结果 ②C　C　C 1．下列结论均出自《实验化学》中的实验，其中错误的是(　　) A．往新配制的可溶性淀粉溶液中滴加碘水，容液显蓝色，用 CCl4 不能从中萃取出碘 B．当锌完全溶解后，铁与酸反应产生氢气的速率会显著减慢，此现象可作为判断镀锌 铁皮中锌镀层是否完全被反应掉的依据 C．镀锌铁皮发生电化学腐蚀时，锌发生氧化反应 D．食醋的总酸含量是指食醋中醋酸的总物质的量浓度 解析：选 D　食醋中含有醋酸等有机酸。食醋总酸含量是指每 100 mL 食醋中含酸(以醋 ———————课后检测与提能　 8 酸计)的质量，也称食醋的酸度。 2．为测定镀锌铁皮锌镀层的厚度，将镀锌皮与足量盐酸反应，待产生的气泡明显减少 时取出，洗涤，洪干，称重。关于该实验的操作对测定结果的影响判断正确的是(　　) A．铁皮未及时取出，会导致测定结果偏小 B．铁皮未洗涤干净，会导致测定结果偏大 C．烘干时间过长，会导致测定结果偏小 D．若把盐酸换成硫酸，会导致测定结果偏大 答案：C 3．下列叙述中正确的是(　　) A．构成原电池正极和负极的材料必须是两种金属 B．由 Cu、Zn 作电极与 CuSO4 溶液组成的原电池中，Cu 是负极 C．马口铁(镀锡铁)破损后若与电解质溶液接触，锡先被腐蚀 D．铜锌原电池工作时，若有 13 g 锌被溶解，则电路中有 0.4 mol 电子通过 解析：选 D　两种活泼性不同的金属与电解质溶液能够构成原电池，但不能因此说构成 原电池的材料一定是金属，例如锌与石墨电极也能与电解质溶液构成原电池；在 Cu、Zn 与 CuSO4 溶液组成原电池中，较活泼的 Zn 电极是负极；镀锡铁表皮破损后与电解质溶液构成原 电池，铁比锡活泼，铁先失电子被腐蚀；铜锌原电池工作，锌作负极，电极反应为 Zn－2e－ ===Zn2＋，则 13 g 锌(0.2 mol)被溶解时电路中有 0.4 mol 电子通过。 4．某种含有 Mg2＋和 Zn2＋的溶液，欲将其中的 Zn2＋沉淀出来，应该采取的正确方法是 (　　) A．加入过量的 NaOH 溶液 B．加入过量的氨水 C．加入过量 NaOH 溶液，过滤，在滤液中通入过量 CO2 D．加入过量的氨水，过滤，在沉淀中加入过量盐酸 解析：选 C　Mg2＋和 Zn2＋都能与 NaOH 溶液或氨水反应生成沉淀，但当 NaOH 溶液过量时， 氢氧化锌沉淀与过量的 NaOH 反应生成锌酸盐，向其溶液中通入 CO2 可重新得到氢氧化锌沉 淀。 5．利用维生素 C 能使淀粉的碘溶液褪色的性质，通过实验(如图所示)比较加入苹果汁 和橙汁的多少来确定它们中维生素 C 含量的多少。要得出正确结论，在实验时需要控制的条 件是(　　) 9 A．实验时必须向两烧杯中同时滴加液体 B．淀粉的碘溶液的体积和浓度必须相等 C．胶头滴管滴出的果汁的滴数必须相等 D．胶头滴管滴出的每滴果汁的体积不用相等 解析：选 B　因为要比较加入苹果汁和橙汁的多少来确定它们中维生素 C 含量的多少， 所以不必同时加入，滴数也不必相等，但碘的量要相等，每滴果汁的体积也必须相等才能进 行比较。 6．下列说法正确的是(　　) A．在“镀锌铁皮锌镀层厚度的测定”实验中，将镀锌铁皮放入稀硫酸，待产生氢气的 速率突然减小，可以判断锌镀层已反应完全 B．在“火柴头中氯元素的检验”实验中，摘下几根未燃过的火柴头，将其浸于水中， 稍后取少量溶液于试管中，滴加硝酸银溶液和稀硝酸后，即可判断氯元素的存在 C．在“硫酸亚铁铵的制备”实验中，为了得到硫酸亚铁铵晶体，应小火加热蒸发皿， 直到有大量晶体析出时停止加热 D．受强酸或强碱腐蚀致伤时，应先用大量水冲洗，再用 2%醋酸溶液或饱和硼酸溶液洗， 最后用水冲洗，并视情况作进一步处理 解析：选 A　在“镀锌铁皮锌镀层厚度的测定”实验中，若产生氢气的速率突然减小， 则说明已经不再形成原电池，则说明锌镀层已经完全反应，A 正确；未燃过的火柴头中主要 含有氯酸根离子而非氯离子，所以这种方式不能检验火柴头中的氯元素的存在，B 不正确； 硫酸亚铁铵的制备过程中应加热至溶液表面出现晶膜为止，而非出现大量晶体，C 不正确； 受到强碱腐蚀时应该用大量水冲洗后，用 2%的醋酸溶液或饱和硼酸溶液洗涤，但是酸灼伤 时应该用大量水冲洗后，再用稀的小苏打溶液洗涤，D 不正确。 7．某同学设计了测定镀锌铁皮镀层厚度的实验方案，将单侧面积为 S、质量为 m1 的镀 锌铁皮放入 6 mol·L－1HCl 溶液中，当气泡产生速率显著减小时，用水冲洗，烘干后称量， 得到质量为 m2。下列说法错误的是(　　) A．当铁皮产生气泡速率减慢时，立即取出铁皮，不冲洗就用酒精灯加热烘干，导致实 验结果偏低 B．实验过程中产生气泡的速率先慢，然后逐渐加快，再显著减缓，这是微电池和温度 共同影响的结果 C．锌和铁在酸溶液中形成原电池，外电路中电流从铁流向锌 D．设锌镀层厚度为 h，锌的密度为 ρ，则 h＝ m1－m2 ρS 解析：选 D　锌和铁在酸性溶液中形成原电池，锌为负极，铁为正极，故外电路电流从 正极(Fe)流向负极(Zn)。因为镀锌铁皮是双面镀锌，故锌层的总体积 V＝2hS，所以 h＝ m1－m2 2ρS ， 10 D 选项错误。 8．水中溶氧量(DO)是衡量水体自净能力的一个指标，通常用每升水中溶解氧分子的质 量表示，单位 mg·L－1。我国《地表水环境质量标准》规定，生活饮用水源的 DO 不能低于 5 mg·L－1。某化学小组同学设计了下列装置(夹持装置略)，测定某河水的 DO。 Ⅰ.测定原理： 碱性条件下，O2 将 Mn2＋氧化为 MnO(OH)2： ①2Mn2＋＋O2＋4OH－===2MnO(OH)2↓ 酸性条件下，MnO(OH)2 将 I－氧化为 I2： ②MnO(OH)2＋I－＋H＋―→Mn2＋＋I2＋H2O(未配平) 用 Na2S2O3 标准溶液滴定生成的 I2： ③2S2O2－3 ＋I2===S4O2－6 ＋2I－ Ⅱ.测定步骤： a．安装装置，检验气密性，充 N2 排尽空气后，停止充 N2。 b．向烧瓶中加入 200 mL 水样。 c．向烧瓶中依次迅速加入 1 mL MnSO4 无氧溶液(过量)、2 mL 碱性 KI 无氧溶液(过量)， 开启搅拌器，至反应①完全。 d．搅拌并向烧瓶中加入 2 mL H2SO4 无氧溶液，至反应②完全，溶液为中性或弱酸性。 e．从烧瓶中取出 40.00 mL 溶液，以淀粉作指示剂，用 0.010 00 mol·L－1 Na2S2O3 溶液 进行滴定，记录数据。 f．…… g．处理数据(忽略氧气从水样中的逸出量和加入试剂后水样体积的变化)。 回答下列问题： (1)配制以上无氧溶液时，除去所用溶剂水中氧的简单操作为________。 (2)在橡胶塞处加入水样及有关试剂应选择的仪器是__________。 ①滴定管　②注射器　③量筒 (3)搅拌的作用是___________________________________________________。 (4)配平反应②的方程式，其化学计量数依次为________。 (5)步骤 f 为________________________。 (6)步骤 e 中达到滴定终点的标志为___________________________________________。 若某次滴定消耗 Na2S2O3 溶液 4.50 mL，水样的 DO＝________ mg·L－1(保留一位小数)。 11 作为饮用水源，此次测得 DO 是否达标：________(填“是”或“否”)。 (7)步骤 d 中加入 H2SO4 溶液反应后，若溶液 pH 过低，滴定时会产生明显的误差。写出 产生此误差的原因(用离子方程式表示，至少写出 2 个)___________________ __________。 解析：(1)气体的溶解度随温度升高而减小，故可用将水加热煮沸法除去溶解在溶剂水 中的氧气。 (2)测定步骤中加入的试剂均为无氧溶液，且加入的水样要防止空气中氧气的干扰，故 需要隔绝空气，所以选用密封性较好的注射器。 (3)搅拌能够使物质混合均匀，加快化学反应的速率。 (4)MnO(OH)2 中 Mn 显＋4 价，2 mol I－化合价升高 2 价生成 I2，故根据化合价升降总数 相等和元素守恒、电荷守恒配平方程式为 MnO(OH)2＋2I－＋4H＋===Mn2＋＋I2＋3H2O。 (5)中和滴定一般采用重复滴定 2～3 次来减小滴定误差。 (6)用 Na2S2O3 溶液进行滴定时，I2 的量逐渐减小至消失时为滴定终点，此时的现象是蓝 色消失且半分钟内不变色。根据题中所给反应方程式得关系式： 2Mn2＋～O2～2MnO(OH)2～2I2～4Na2S2O3 　　　　1　　　　　　　　　　　　4 n(O2)　　　0.004 5 L×0.010 00 mol·L－1 1 n(O2)＝ 4 0.004 5 L × 0.010 00 mol·L－1，则 n(O2) ＝ 1 4×0.004 5 L×0.010 00 mol·L－1，则 DO＝ 1 4 × 0.004 5 L × 0.010 00 mol·L－1 × 32 g·mol－1 0.04 L ＝9.0×10－3 g·L－1＝9.0 mg·L－1，根据生活饮用水的 DO 不低于 5 mg·L－1 知，此次 测得的 DO 达标。 (7)Na2S2O3 在酸性条件下可以发生歧化反应生成 S 和 SO2，且生成的 SO2 可被 I2 氧化。 另外，在酸性条件下 I－也可被氧气氧化。 答案：(1)将溶剂水煮沸后冷却　(2)② (3)使溶液混合均匀，快速完成反应　(4)1,2,4,1,1,3 (5)重复步骤 e 的操作 2～3 次 (6)溶液蓝色褪去(半分钟内不变色)　9.0　是 (7)2H＋＋S2O2－3 ===S↓＋SO2↑＋H2O、 SO2＋I2＋2H2O===4H＋＋SO2－4 ＋2I－、 4H＋＋4I－＋O2===2I2＋2H2O(任写其中 2 个) 9．已知 Zn(OH)2 能溶于 NaOH 溶液转变成 Na2[Zn(OH)4]。为了测定某白铁皮中锌的质量 12 分数，进行如下实验：取 a g 白铁皮样品于烧杯中，加入过量稀盐酸，用表面皿盖好，开始 时产生气泡的速度很快，以后逐渐变慢。待试样全部溶解后，向烧杯中加入过量 NaOH 溶液， 充分搅拌后过滤，将所得沉淀在空气中加强热至质量不变，称得残留固体质量为 b g。 (1)白铁皮镀锌的目的是_____________________________________________________。 (2)气泡产生速度先快后慢的原因是_______________________________。 (3)溶液中加入过量 NaOH 溶液，发生反应的离子方程式是(不是离子反应的写化学方程 式)： ________________________________________________________________________； ________________________________________________________________________； ________________________________________________________________________； ________________________________________________________________________。 (4) 最 后 残 留 的 固 体 是 __________ ， 得 到 该 固 体 的 化 学 反 应 方 程 式 是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (5)白铁皮含锌的质量分数是______________(用含 a、b 的式子表示)。 解析：(1)白铁皮镀锌的目的是为了保护内部的铁，增加铁的抗腐蚀能力。 (2)Zn、Fe 在稀盐酸中形成原电池，反应速率快，随着 H＋浓度的不断减小，表面 Zn 溶 解，原电池作用逐渐减弱，反应速率逐渐减慢。 (3)发生的反应有 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 不稳定，受热时易发生分解，所以得到的固体是 Fe2O3。 (5)根据残留固体氧化铁的质量 b g，可得铁元素的质量为 112 160b g，所以 a g 白铁皮中锌 的质量为 (a－ 112 160b)g，从而可以计算出锌的质量分数是 100a－70b a %。 答案：(1)保护内部的铁，增加铁的抗腐蚀能力 (2)开始时，氢离子浓度大，加上锌与铁构成无数微小的原电池，反应速度快。随着反 应的进行，溶液中氢离子浓度减小，表面锌溶解后，原电池作用逐渐减小以至不存在，反应 速率明显减慢 (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 13 (4)Fe2O3　2Fe(OH)3 =====△ Fe2O3＋3H2O (5) 100a－70b a % 10．某同学测定镀锌铁皮锌镀层厚度，步骤如下： (1)测量三块镀锌铁皮的长度与宽度，记录数据。 (2)用电子天平分别测量三块镀锌铁皮的质量。 (3)将镀锌铁皮放入烧杯中，加入盐酸，反应时应小心将铁片翻动，该操作的目的是 ______________________。 若没有此类操作，则测得的锌镀层厚度____________。 当反应速率显著减小时，立即取出铁片并__________________ ，该操作的目的是 __________________。 (4)将铁片放在石棉网上，用小火烘干，该操作的目的是___________________。若不烘 干，则计算得到的锌镀层厚度结果将____________。若改用酒精灯持续加强热，则会造成 ______________________。 (5)根据实验数据，完成下表，求出镀锌铁皮的锌镀层厚度(锌的密度取 7.14 g·cm－3)。 数据记录 数据处理 镀锌铁 皮编号 镀锌铁皮 厚度(单 侧) /cm 镀锌铁皮平 均厚度(单 侧)/cm 镀锌铁 皮 A 镀锌 铁皮 B 镀锌 镀锌铁皮 A 长 4.94 cm、宽 4.90 cm 镀锌铁皮 B 长 5.05 cm、宽 5.00 cm 镀锌铁皮 C 长 5.05 cm、宽 4.90 cm 镀锌铁皮 A　m1(A)＝2.455 g 镀锌铁皮 B　m1(B)＝2.508 g 镀锌铁皮 C　m1(C)＝2.500 g 镀锌铁皮 A　m2(A)＝2.201 g 镀锌铁皮 B　m2(B)＝2.247 g 镀锌铁皮 C　m2(C)＝2.238 g 铁皮 C 解析：反应时小心地将铁片翻动，是为了使 Zn 与盐酸充分反应；在盐酸中，Zn 与 Fe 构成原电池，因为 Zn 的活泼性比 Fe 的强，Zn 失去电子被氧化，随着 Zn 的消耗，原电池作 用减弱，反应速率减慢，当反应速率显著减小时，说明 Zn 与盐酸反应完成。根据公式：h＝ m1－m2 2ρS 可以知道，当 Zn 反应不完全、铁片不干燥或铁片被氧化时都会使 h 减小，也可以根 据上述公式计算出镀锌铁皮的厚度。 答案：(3)使 Zn 充分反应　偏低　冲洗铁片上的酸液体　避免铁被腐蚀　(4)除去水分　 偏低　铁片氧化 14 (5) 镀锌铁皮厚度(单侧)/cm 镀锌铁皮平均厚度(单侧)/cm 7.348×10－4 7.239×10－4 7.415×10－4 7.334×10－4