高中化學(xué) 專題6 物質(zhì)的定量分析 6.2 鍍鋅鐵皮鋅鍍層厚度的測(cè)定課件 蘇教選修6

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1、課題2 2 鍍鋅鐵皮鋅鍍層厚度的測(cè)定 知識(shí)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(cè)定的原理(與酸或堿反應(yīng))和操作流程 b (3)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理和測(cè)定過(guò)程中產(chǎn)生誤差的原因分析 c 一、鋅的電化學(xué)腐蝕 鋅的化學(xué)性質(zhì)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(xué)腐蝕,殘留的鋅鍍層作為原電池的負(fù)極,鋅先被腐蝕。將鍍鋅鐵皮放到酸中時(shí),發(fā)生原電池反應(yīng),來(lái)溶解鐵皮表面的鋅鍍層,電極反應(yīng)如下: 待鋅在酸中完全溶解后,產(chǎn)生氫氣的速率顯著減慢,可以借此判斷鋅鍍層是否反應(yīng)完全。 負(fù)極:Zn-2e-Zn2+ 正極:2H+2e-H2 鐵和鋅的化學(xué)性質(zhì)有何不同? 提示鐵和鋅化學(xué)

2、性質(zhì)的不同主要有:鋅的金屬性比鐵活潑。鋅能與NaOH溶液反應(yīng),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(cè)定 稱量與酸反應(yīng)前后鐵皮的質(zhì)量(分別為m1、m2),兩者之差就是鋅鍍層的質(zhì)量(m1-m2),則鋅鍍層的總體積為 若已知鋅鍍層單側(cè)面積為S(可測(cè)),鋅鍍層單側(cè)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(yù)熱一定時(shí)間;調(diào)整水平,待零

3、點(diǎn)顯示穩(wěn)定后,用電子天平配套的標(biāo)準(zhǔn)砝碼進(jìn)行校準(zhǔn);取下標(biāo)準(zhǔn)砝碼,零點(diǎn)顯示穩(wěn)定后即可進(jìn)行稱量;當(dāng)天平顯示的稱量值達(dá)到所需要求且不變時(shí),表示稱量完成;輕按開(kāi)關(guān)按鈕,關(guān)閉天平,拔下電源插頭。 知識(shí)點(diǎn)一 知識(shí)點(diǎn)二 鋅鍍層質(zhì)量測(cè)定的方法 【例題1】 白鐵即鍍鋅鐵皮,某學(xué)習(xí)小組的三位同學(xué)為了測(cè)定鋅鍍層的厚度,提出了各自的設(shè)計(jì)方案。 .甲同學(xué)的方案:先用鹽酸將鍍鋅鐵皮表面的鋅反應(yīng)掉,通過(guò)差量算出鋅的質(zhì)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(guò)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(yīng)速率更快,產(chǎn)生此現(xiàn)象的原因是 ;在翻動(dòng)橫放在燒杯中的鍍鋅鐵皮時(shí),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(yīng)的現(xiàn)象是 。 知識(shí)點(diǎn)一 知識(shí)點(diǎn)二 .乙同學(xué)的意見(jiàn)及方案。 (1)意見(jiàn):因?yàn)殡y以避免鐵會(huì)反應(yīng),所以甲同學(xué)測(cè)出鋅的厚度會(huì) (填“偏大”或“偏小”)。 (2)方案:通過(guò)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(jì)了如下方案: 步驟的操作是 ;若使用的鍍鋅鐵

5、片的質(zhì)量為28.156 g,最后稱得灼燒后固體的質(zhì)量為40.000 g,鍍鋅鐵皮長(zhǎng)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(shí)點(diǎn)一 知識(shí)點(diǎn)二 .丙同學(xué)查得Fe(OH)2、Zn(OH)2開(kāi)始沉淀的pH分別為6.5和5.6,認(rèn)為也可以用容量法(即滴定法)檢測(cè)且準(zhǔn)確度更高。該方法的要點(diǎn)是:準(zhǔn)確稱取m g白鐵,加入過(guò)量c mol L-1的鹽酸b mL,再用標(biāo)準(zhǔn)NaOH溶液滴定過(guò)量的鹽酸,為了防止生成沉淀,應(yīng)選用的指示劑是 (選擇序號(hào))。 a.酚酞 b.石蕊 c.甲基橙 知識(shí)點(diǎn)一 知識(shí)點(diǎn)二 解析.(1)是對(duì)一定物質(zhì)的量濃

6、度溶液配制的考查;(2)是對(duì)鍍鋅鐵皮鋅鍍層的厚度測(cè)定實(shí)驗(yàn)過(guò)程有關(guān)“異?！爆F(xiàn)象的解釋。鍍鋅鐵皮比普通鋅片與鹽酸反應(yīng)速率更快,與電化學(xué)腐蝕有關(guān);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(yīng)產(chǎn)生的氫氣泡對(duì)反應(yīng)的影響。.丙同學(xué)則選用滴定法來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn),在用標(biāo)準(zhǔn)NaOH溶液滴定過(guò)量的鹽酸時(shí),為了防止生成沉淀,應(yīng)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(yīng) 下方的氣泡阻止了酸液與鋅層的接觸 (3)產(chǎn)生氣泡的速率明顯下降 .(1)偏大 (2)過(guò)濾、洗滌 4.2810-4 . c

7、 知識(shí)點(diǎn)一 知識(shí)點(diǎn)二 【針對(duì)訓(xùn)練1】 (2016浙江海寧中學(xué)檢測(cè))在鍍鋅鐵皮的鋅鍍層厚度的測(cè)定過(guò)程中,下列操作會(huì)導(dǎo)致測(cè)定結(jié)果偏高的是( ) A.過(guò)早判斷反應(yīng)終點(diǎn) B.過(guò)遲判斷反應(yīng)終點(diǎn) C.鋅在酸中溶解后,鐵皮未烘干就去稱量 D.在測(cè)定鐵皮的面積時(shí)測(cè)得面積比鐵皮的實(shí)際面積大 答案B 知識(shí)點(diǎn)一 知識(shí)點(diǎn)二 準(zhǔn)確測(cè)定氣體質(zhì)量或氣體體積的方法 【例題2】 為了測(cè)定m g氫氧化鈉和碳酸鈉固體混合物中碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù),甲、乙兩位同學(xué)分別設(shè)計(jì)了如下的實(shí)驗(yàn)方案: (一)甲同學(xué)的方案是:將樣品溶解,加過(guò)量氯化鋇溶液,過(guò)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(zhì)量分?jǐn)?shù)為(用m、n表示) 。 (

8、2)甲同學(xué)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(jié)果具有更高的精確度,原因是 。 知識(shí)點(diǎn)一 知識(shí)點(diǎn)二 (二)乙同學(xué)的方案如圖所示: (1)根據(jù)乙同學(xué)的實(shí)驗(yàn)裝置圖分析,在每次實(shí)驗(yàn)中,完成測(cè)定過(guò)程至少要進(jìn)行 次稱量操作。 (2)他重復(fù)正確操作了三次,結(jié)果數(shù)據(jù)出現(xiàn)了較大的偏差,你認(rèn)為主要原因可能是(只寫三個(gè)): ; ; 。 知識(shí)點(diǎn)一 知識(shí)點(diǎn)二 解析此題考查的是化學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本操作、分離實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)、對(duì)實(shí)驗(yàn)的評(píng)價(jià)和改進(jìn)及根據(jù)化學(xué)方程式的計(jì)算等知識(shí)要點(diǎn)。 (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(duì)不能用玻璃棒攪拌,否則會(huì)將濕潤(rùn)的濾紙弄破。 (3)因?yàn)闇y(cè)定的數(shù)值越小,出現(xiàn)的誤差會(huì)越大,故選用BaCl2與之反應(yīng)生成碳酸鋇沉淀,又因?yàn)镃aCl2與之反應(yīng)會(huì)有微溶于水的Ca(OH)2生成,使該實(shí)驗(yàn)的誤差更大。 所以 m(Na2CO3)=106197 g 故 m(Na2CO3)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為106197。 知識(shí)點(diǎn)一 知識(shí)點(diǎn)二 答案(一)(1)106197 (2)沿玻璃棒向過(guò)濾器中的沉淀上加 蒸餾水至浸過(guò)沉淀,靜置使其全部濾出,重復(fù) 23 次 (3)碳酸鋇的相對(duì)分子質(zhì)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(zhì)量多,測(cè)定的相對(duì)誤差較小。過(guò)量的

10、Ca2+ 可與 OH 生成微溶于水的 Ca(OH)2 沉淀而影響測(cè)定結(jié)果 (二)(1)2 (2)裝置中原有的空氣中的二氧化碳?xì)怏w沒(méi)有排出,也被堿石灰吸收 反應(yīng)完成后,裝置中的二氧化碳沒(méi)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(yīng),產(chǎn)生的二氧化碳的量小于理論值,則可能造成誤差(任選三個(gè)) 知識(shí)點(diǎn)一 知識(shí)點(diǎn)二 注意對(duì)經(jīng)?？疾榈囊韵隆安僮鳌钡恼_敘述: 過(guò)濾 安裝好過(guò)濾裝置,將懸濁液沿玻璃棒加入過(guò)濾器中過(guò)濾 洗滌沉淀 向過(guò)濾器中注入少量蒸餾水,使水面浸過(guò)沉淀物,等水濾出后,再次加水洗滌,連洗幾次 檢驗(yàn)沉淀 是否洗凈 用小試

11、管取少量洗出液,滴入沉淀劑,沒(méi)有沉淀,說(shuō)明沉淀已經(jīng)洗凈 知識(shí)點(diǎn)一 知識(shí)點(diǎn)二 【針對(duì)訓(xùn)練2】 根據(jù)下面給出的藥品和實(shí)驗(yàn)裝置,設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn),粗略測(cè)定由銅和鋅兩種金屬組成的合金黃銅中鋅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(黃銅已加工成粉末)。 知識(shí)點(diǎn)一 知識(shí)點(diǎn)二 藥品:稀硫酸、濃硫酸、氧化銅。 實(shí)驗(yàn)裝置:另有托盤天平可用。 根據(jù)你設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案回答下列問(wèn)題: (1)你選用的藥品是 。 (2)你選用的實(shí)驗(yàn)裝置有(填裝置編號(hào)) 。若需要組裝,則連接的順序是(用裝置接口處的編號(hào)表示) ( 若不需要組裝,則不填)。 (3)稱取a g黃銅粉樣品進(jìn)行實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)中你測(cè)定的其他有效數(shù)據(jù)是 。 A.生成H2的體積b L B.反應(yīng)前儀器和藥品的

12、質(zhì)量c g C.反應(yīng)后剩余固體的質(zhì)量d g D.反應(yīng)后儀器和藥品的質(zhì)量e g (4)計(jì)算合金中鋅的質(zhì)量分?jǐn)?shù) 。 知識(shí)點(diǎn)一 知識(shí)點(diǎn)二 解析本題答案具有開(kāi)放性,選擇不同的方案會(huì)有不同的結(jié)果,答對(duì)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(yīng)后剩余固體 Cu 的質(zhì)量是 d g,則 Zn 的質(zhì)量是(a-d) g,w(Zn)=- 100%。 知識(shí)點(diǎn)一 知識(shí)點(diǎn)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%