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1、課題2 2 鍍鋅鐵皮鋅鍍層厚度的測定 知識條目 考試要求 (1)電子天平的使用 a (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 b (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 c 一、鋅的電化學腐蝕 鋅的化學性質比鐵活潑,如果鍍鋅鐵皮的鋅鍍層被破壞,將在潮濕空氣中發(fā)生電化學腐蝕,殘留的鋅鍍層作為原電池的負極,鋅先被腐蝕。將鍍鋅鐵皮放到酸中時,發(fā)生原電池反應,來溶解鐵皮表面的鋅鍍層,電極反應如下: 待鋅在酸中完全溶解后,產生氫氣的速率顯著減慢,可以借此判斷鋅鍍層是否反應完全。 負極:Zn-2e-Zn2+ 正極:2H+2e-H2 鐵和鋅的化學性質有何不同? 提示鐵和鋅化學
2、性質的不同主要有:鋅的金屬性比鐵活潑。鋅能與NaOH溶液反應,鐵不能。鐵的氧化物為堿性氧化物,而鋅的氧化物為兩性氧化物;氫氧化鋅是兩性氫氧化物。氫氧化鋅還能溶于氨水:Zn(OH)2+4NH3(溶液) Zn(NH3)4(OH)2。 二、鍍鋅層厚度的測定 稱量與酸反應前后鐵皮的質量(分別為m1、m2),兩者之差就是鋅鍍層的質量(m1-m2),則鋅鍍層的總體積為 若已知鋅鍍層單側面積為S(可測),鋅鍍層單側厚度為h,則V=2hS。 V=1-2,式中為鋅的密度,一般為 7.14 g cm-3。 由以上兩式可得1-2= 2,所以 =1-22。 三、電子天平的一般操作方法 通電預熱一定時間;調整水平,待零
3、點顯示穩(wěn)定后,用電子天平配套的標準砝碼進行校準;取下標準砝碼,零點顯示穩(wěn)定后即可進行稱量;當天平顯示的稱量值達到所需要求且不變時,表示稱量完成;輕按開關按鈕,關閉天平,拔下電源插頭。 知識點一 知識點二 鋅鍍層質量測定的方法 【例題1】 白鐵即鍍鋅鐵皮,某學習小組的三位同學為了測定鋅鍍層的厚度,提出了各自的設計方案。 .甲同學的方案:先用鹽酸將鍍鋅鐵皮表面的鋅反應掉,通過差量算出鋅的質量,然后再由查得的鋅的密度算出鋅層的體積,最后由體積除以鍍鋅鐵皮面積得鋅層厚度。 (1)配制1 mol L-1的鹽酸100 mL,需取用36.5%(=1.81 g cm-3)的鹽酸 mL;配制過程中要用到的玻璃儀
4、器除量筒、燒杯、玻璃棒外,還有 。 (2)將相同大小、相同厚度的普通鋅片和鍍鋅鐵皮放入兩支試管,各加入等量1 mol L-1的鹽酸,觀察到鍍鋅鐵皮比普通鋅片與鹽酸反應速率更快,產生此現(xiàn)象的原因是 ;在翻動橫放在燒杯中的鍍鋅鐵皮時,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 。 (3)判斷鍍鋅鐵皮表面鋅恰好反應的現(xiàn)象是 。 知識點一 知識點二 .乙同學的意見及方案。 (1)意見:因為難以避免鐵會反應,所以甲同學測出鋅的厚度會 (填“偏大”或“偏小”)。 (2)方案:通過查閱資料,知道Zn(OH)2既可以和酸反應又可以和堿反應,于是設計了如下方案: 步驟的操作是 ;若使用的鍍鋅鐵
5、片的質量為28.156 g,最后稱得灼燒后固體的質量為40.000 g,鍍鋅鐵皮長5.10 cm,寬5.00 cm,鋅的密度=7.14 g cm-3,則鋅鍍層的厚度為 cm。 鍍鋅鐵皮金屬全部溶解沉淀固體 知識點一 知識點二 .丙同學查得Fe(OH)2、Zn(OH)2開始沉淀的pH分別為6.5和5.6,認為也可以用容量法(即滴定法)檢測且準確度更高。該方法的要點是:準確稱取m g白鐵,加入過量c mol L-1的鹽酸b mL,再用標準NaOH溶液滴定過量的鹽酸,為了防止生成沉淀,應選用的指示劑是 (選擇序號)。 a.酚酞 b.石蕊 c.甲基橙 知識點一 知識點二 解析.(1)是對一定物質的量濃
6、度溶液配制的考查;(2)是對鍍鋅鐵皮鋅鍍層的厚度測定實驗過程有關“異?！爆F(xiàn)象的解釋。鍍鋅鐵皮比普通鋅片與鹽酸反應速率更快,與電化學腐蝕有關;而溶液上方的鋅層變薄的速率比下方的鋅層快得多,需要從上方的鋅層與下方鋅層所處環(huán)境的不同,考慮下方鋅層反應產生的氫氣泡對反應的影響。.丙同學則選用滴定法來進行實驗,在用標準NaOH溶液滴定過量的鹽酸時,為了防止生成沉淀,應選用在酸性范圍變色的甲基橙為指示劑。 答案.(1)5.5 100 mL容量瓶、膠頭滴管 (2)鍍鋅鐵皮發(fā)生了原電池反應 下方的氣泡阻止了酸液與鋅層的接觸 (3)產生氣泡的速率明顯下降 .(1)偏大 (2)過濾、洗滌 4.2810-4 . c
7、 知識點一 知識點二 【針對訓練1】 (2016浙江海寧中學檢測)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,鐵皮未烘干就去稱量 D.在測定鐵皮的面積時測得面積比鐵皮的實際面積大 答案B 知識點一 知識點二 準確測定氣體質量或氣體體積的方法 【例題2】 為了測定m g氫氧化鈉和碳酸鈉固體混合物中碳酸鈉的質量分數(shù),甲、乙兩位同學分別設計了如下的實驗方案: (一)甲同學的方案是:將樣品溶解,加過量氯化鋇溶液,過濾洗滌,取沉淀烘干,稱量得固體n g。 (1)混合物中碳酸鈉的質量分數(shù)為(用m、n表示) 。 (
8、2)甲同學洗滌沉淀的操作是 。 (3)Ca2+、Ba2+都可使CO32-沉淀完全,但使用氯化鋇溶液比氯化 鈣溶液所得的結果具有更高的精確度,原因是 。 知識點一 知識點二 (二)乙同學的方案如圖所示: (1)根據(jù)乙同學的實驗裝置圖分析,在每次實驗中,完成測定過程至少要進行 次稱量操作。 (2)他重復正確操作了三次,結果數(shù)據(jù)出現(xiàn)了較大的偏差,你認為主要原因可能是(只寫三個): ; ; 。 知識點一 知識點二 解析此題考查的是化學實驗的基本操作、分離實驗的設計、對實驗的評價和改進及根據(jù)化學方程式的計算等知識要點。 (一)(1)根據(jù)Na2CO3 BaCO3 106 197 m(Na2CO3) n g
9、 (2)洗滌沉淀的操作中絕對不能用玻璃棒攪拌,否則會將濕潤的濾紙弄破。 (3)因為測定的數(shù)值越小,出現(xiàn)的誤差會越大,故選用BaCl2與之反應生成碳酸鋇沉淀,又因為CaCl2與之反應會有微溶于水的Ca(OH)2生成,使該實驗的誤差更大。 所以 m(Na2CO3)=106197 g 故 m(Na2CO3)的質量分數(shù)為106197。 知識點一 知識點二 答案(一)(1)106197 (2)沿玻璃棒向過濾器中的沉淀上加 蒸餾水至浸過沉淀,靜置使其全部濾出,重復 23 次 (3)碳酸鋇的相對分子質量比碳酸鈣大,在CO32-的量一定的條件下,加入 BaCl2 生成的沉淀質量多,測定的相對誤差較小。過量的
10、Ca2+ 可與 OH 生成微溶于水的 Ca(OH)2 沉淀而影響測定結果 (二)(1)2 (2)裝置中原有的空氣中的二氧化碳氣體沒有排出,也被堿石灰吸收 反應完成后,裝置中的二氧化碳沒有全部被堿石灰吸收 空氣中的水蒸氣和二氧化碳被堿石灰吸收 每次加入硫酸的量不同,若硫酸的量不足不能使所有的碳酸鈉都發(fā)生反應,產生的二氧化碳的量小于理論值,則可能造成誤差(任選三個) 知識點一 知識點二 注意對經常考查的以下“操作”的正確敘述: 過濾 安裝好過濾裝置,將懸濁液沿玻璃棒加入過濾器中過濾 洗滌沉淀 向過濾器中注入少量蒸餾水,使水面浸過沉淀物,等水濾出后,再次加水洗滌,連洗幾次 檢驗沉淀 是否洗凈 用小試
11、管取少量洗出液,滴入沉淀劑,沒有沉淀,說明沉淀已經洗凈 知識點一 知識點二 【針對訓練2】 根據(jù)下面給出的藥品和實驗裝置,設計一個實驗,粗略測定由銅和鋅兩種金屬組成的合金黃銅中鋅的質量分數(shù)(黃銅已加工成粉末)。 知識點一 知識點二 藥品:稀硫酸、濃硫酸、氧化銅。 實驗裝置:另有托盤天平可用。 根據(jù)你設計的實驗方案回答下列問題: (1)你選用的藥品是 。 (2)你選用的實驗裝置有(填裝置編號) 。若需要組裝,則連接的順序是(用裝置接口處的編號表示) ( 若不需要組裝,則不填)。 (3)稱取a g黃銅粉樣品進行實驗,實驗中你測定的其他有效數(shù)據(jù)是 。 A.生成H2的體積b L B.反應前儀器和藥品的
12、質量c g C.反應后剩余固體的質量d g D.反應后儀器和藥品的質量e g (4)計算合金中鋅的質量分數(shù) 。 知識點一 知識點二 解析本題答案具有開放性,選擇不同的方案會有不同的結果,答對一種即可。 方案一:Zn+H2SO4ZnSO4+H2 65 g 22.4 L x b L x=6522.4 g,w(Zn)=6522.4 100%。 方案二:Zn+H2SO4ZnSO4+H2 65 2 x c g-e g x=65(-)2g,(Zn) =65(-)2 100%。 方案三:由于反應后剩余固體 Cu 的質量是 d g,則 Zn 的質量是(a-d) g,w(Zn)=- 100%。 知識點一 知識點二 答案(1)稀硫酸 (2)方案一:A、E、F 方案二:A 方案三:A、G (3)方案一:A 方案二:B、D 方案三:C (4)方案一:6522.4 100% 方案二:65(-)2 100% 方案三:- 100%
高中化學 專題6 物質的定量分析 6.2 鍍鋅鐵皮鋅鍍層厚度的測定課件 蘇教選修6
