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2019-2020年高中化學(xué) 專題六 物質(zhì)的定量分析 課題2 鍍鋅鐵皮鋅鍍層厚度的測定作業(yè) 蘇教版選修6 1．下列描述中，不符合生產(chǎn)實(shí)際的是(　　) A．電解熔融的氧化鋁制取金屬鋁，用鐵作陽極 B．電解法精煉粗銅，用純銅作陰極 C．電解飽和食鹽水制燒堿，用涂鎳碳鋼網(wǎng)作陰極 D．在鍍件上電鍍鋅，用鋅作陽極 2．下圖中x、y分別是直流電源的兩極，通電后發(fā)現(xiàn)a極板質(zhì)量增加，b極板處有無色無臭氣體放出，符合這一情況的是(　　) a極板 b極板 x電極 Z溶液 A 鋅 石墨 負(fù)極 CuSO4 B 石墨 石墨 負(fù)極 NaOH C 銀 鐵 正極 AgNO3 D 銅 石墨 負(fù)極 CuCl2 3．下列實(shí)驗(yàn)錯(cuò)誤的是(　　) A．食醋用氫氧化鈉溶液滴定，開始時(shí)溶液的pH通常變化緩慢，當(dāng)接近滴定終點(diǎn)時(shí)，pH出現(xiàn)突變，稱為滴定突躍 B．當(dāng)鋅完全溶解后，鐵與酸反應(yīng)產(chǎn)生氫氣的速率會(huì)顯著減慢，此現(xiàn)象可作為判斷鍍鋅鐵皮中鋅鍍層是否被完全反應(yīng)掉的依據(jù) C．抽濾裝置由布氏漏斗、吸濾瓶、安全瓶、抽氣泵等儀器組成，工作的主要原理是抽氣泵給吸濾瓶減壓，導(dǎo)致裝置內(nèi)部的壓強(qiáng)降低，使過濾的速度加快 D．潮濕或腐蝕性的藥品在玻璃器皿中稱量，其他固體藥品可在天平的托盤上稱量 4．已知鋅及其化合物的性質(zhì)與鋁及其化合物相似。如圖，橫坐標(biāo)為溶液的pH，縱坐標(biāo)為Zn2＋或[Zn(OH)4]2－的物質(zhì)的量濃度(假設(shè)Zn2＋濃度為110－5molL－1時(shí)，Zn2＋已沉淀完全)。下列說法不正確的是(　　) A．往ZnC12溶液中加入足量的氫氧化鈉溶液，反應(yīng)的離子方程式可表示為：Zn2＋＋4OH－===[Zn(OH)4]2－ B．從圖中數(shù)據(jù)計(jì)算可得Zn(OH)2的溶度積Ksp＝110－17mol3L－3 C．某廢液中含Zn2＋離子，沉淀Zn2＋離子可以控制溶液pH的范圍是8～12 D．向1 L 1 molL－1 ZnC12溶液中加入NaOH固體至pH＝7，需NaOH 2 mol 5．已知，鋅能溶解在NaOH溶液中，生成Na2[Zn(OH)4]和H2。某同學(xué)據(jù)此設(shè)計(jì)了測定鍍鋅鐵皮鍍層厚度的實(shí)驗(yàn)方案，將單側(cè)面積為S、質(zhì)量為m1的鍍鋅鐵皮與石墨用導(dǎo)線相連，放入6 molL－1 NaOH溶液中，當(dāng)石墨棒上不再有氣泡產(chǎn)生時(shí)，取出鐵片用水沖洗、烘干后稱量，質(zhì)量為m2。下列說法正確的是(　　) A．設(shè)鋅鍍層厚度為h，鋅的密度為ρ，則＝h B．鋅電極上的電極反應(yīng)式為Zn＋4OH－－2e－===[Zn(OH)4]2－ C．鋅和石墨形成原電池，外電路中電流從鋅流向石墨 D．當(dāng)石墨不再產(chǎn)生氣泡時(shí)，如不立即取出鐵皮，會(huì)使測定結(jié)果偏低 6．請回答下列關(guān)于鍍鋅鐵皮鋅鍍層厚度的測定的問題。 (1)鍍鋅鐵皮的鋅鍍層被破壞后，放入稀硫酸中發(fā)生原電池反應(yīng)，其電極反應(yīng)式為：負(fù)極__________________，正極__________________。 (2)將鍍鋅鐵皮放入燒杯中，加入稀硫酸，注意反應(yīng)時(shí)應(yīng)用玻璃棒小心翻動(dòng)鍍鋅鐵皮，該操作的目的是________________________。若沒有這步操作，則所測得的鋅鍍層厚度的結(jié)果(填偏高或偏低或不影響 ，下同)__________。 (3)當(dāng)反應(yīng)速率突然減慢時(shí)，立即取出并用水沖洗鐵皮附著的酸液，該操作的目的是______________________。 (4)將鐵片放在石棉網(wǎng)上，用酒精燈小火烘干，這樣操作的目的是_________________。若不烘干，則計(jì)算得到鋅鍍層的厚度結(jié)果__________，若改用酒精燈持續(xù)加熱，則計(jì)算得到鋅鍍層的厚度結(jié)果__________。 7．實(shí)驗(yàn)室有黃銅(銅和鋅兩種金屬的混合物)粉末。請你利用給出的實(shí)驗(yàn)儀器及試劑，設(shè)計(jì)兩種測定該樣品中鋅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的方法，并填寫表格中的有關(guān)內(nèi)容。 方案一 方案二 選用藥品的名稱 選用的實(shí)驗(yàn)裝置序號(hào) 組裝時(shí)接口編號(hào)的連接順序(如不需組裝，可不填) 需測得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)(從下述可測得的數(shù)據(jù)中選取) 合金中鋅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的計(jì)算式 附：(1)實(shí)驗(yàn)中可供選擇的藥品：足量的濃硫酸、足量的稀硫酸、氧化銅。 (2)供選擇的實(shí)驗(yàn)裝置(如圖所示)： (3)實(shí)驗(yàn)中可測得的數(shù)據(jù)：黃銅的質(zhì)量a g。充分反應(yīng)后在標(biāo)準(zhǔn)狀況下生成氫氣的體積為b L。反應(yīng)前儀器和藥品的質(zhì)量為c g。充分反應(yīng)后剩余固體的質(zhì)量為d g。 充分反應(yīng)后儀器和藥品的質(zhì)量為e g。 8．已知某正方形的鍍鋅鐵皮邊長為4.13 cm，質(zhì)量為7.160 g。把此鍍鋅鐵皮放到稀硫酸中，鋅完全溶解后，立即將未反應(yīng)的鐵片取出，然后沖洗、烘干、冷卻，稱量鐵片的質(zhì)量為6.650 g。則鋅鍍層單側(cè)厚度為__________cm(ρZn＝7.14 gcm－3)。 9．測定一定質(zhì)量的鋁鋅合金與強(qiáng)酸溶液反應(yīng)產(chǎn)生的氫氣的體積，可以求得合金中鋁和鋅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)?，F(xiàn)有下列實(shí)驗(yàn)用品：800 mL燒杯、100 mL量筒、普通漏斗、銅網(wǎng)、鋁鋅合金樣品、濃鹽酸、水。按圖示裝置(鐵架臺(tái)和鐵夾的安裝可省略)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，回答下列問題(設(shè)合金樣品完全反應(yīng)，產(chǎn)生的氣體體積不超過100 mL) (1)補(bǔ)充下列實(shí)驗(yàn)步驟，直到反應(yīng)開始進(jìn)行 ①將稱量后的合金樣品用銅網(wǎng)小心包裹好，放在800 mL燒杯底部，把普通漏斗倒扣在樣品上面。 ②________________________________________________________________________。 ③________________________________________________________________________。 ④________________________________________________________________________。 (2)合金樣品用銅網(wǎng)包裹的目的是________________________________________________________________________。 10．已知向含有Zn2＋的溶液中滴加氨水，有白色沉淀Zn(OH)2生成，繼續(xù)滴加氨水使其過量，沉淀又溶解，生成了[Zn(NH3)4]2＋。此外，Zn(OH)2既可溶于鹽酸，又可溶于NaOH溶液，生成[Zn(OH)4]2－。所以Zn(OH)2是一種兩性氫氧化物。 現(xiàn)有四組離子，每組有兩種金屬離子，請各選一種試劑。將它們兩者分開，可供選擇的試劑有： A．硫酸 B．鹽酸 C．硝酸 D．氫氧化鈉溶液 E．氨水 根據(jù)上述內(nèi)容填寫下表： 離子組 選用試劑 (用字母代號(hào)) 沉淀物 化學(xué)式 保留在溶 液中的離子 ①Zn2＋和Al3＋ ②Zn2＋和Mg2＋ ③Zn2＋和Ba2＋ ④Mg2＋和Al3＋ 參考答案 1. 答案：A　解析：當(dāng)電解熔融的氧化鋁制取金屬鋁時(shí)，活潑金屬做陽極，活潑金屬先失電子被氧化，所以一般除電鍍池外活潑金屬不能做陽極。 2. 答案：A　解析：用活潑電極或惰性電極電解相同的溶液時(shí)現(xiàn)象可能不同。通電后a極板增重，表明溶液中金屬陽離子在a極板上放電，發(fā)生還原反應(yīng)析出了金屬單質(zhì)，因此可確定a極板是電解池的陰極，與它相連接的直流電源的x極是負(fù)極。選項(xiàng)C中x極為正極，故C不正確。A中電解質(zhì)溶液為CuSO4溶液，陰極a板上析出Cu而增重，陽極b板上由于OH－離子放電而放出無色無臭的O2，故A正確。B中電解液為NaOH溶液，通電后陰極a上應(yīng)放出H2，a極板不會(huì)增重，故B不正確。D中電解液為CuCl2溶液，陰極a板上因析出Cu而增重，但陽極b板上因Cl－離子放電，放出黃綠色有刺激性氣味的Cl2，故D不正確。 3. 答案：D　解析：無腐蝕性和不易腐蝕和不易潮解的固體藥品應(yīng)放在白紙上稱量。 4. 答案：D　解析：加入足量的NaOH根據(jù)圖示Zn以[Zn(OH)4]2－的形式存在，A項(xiàng)正確。當(dāng)溶液pH＝8時(shí)Zn(OH)2濃度為1.010－5molL－1可認(rèn)為沉淀完全，故Zn(OH)2的Ksp＝c(Zn2＋)c2(OH－)＝1.010－5 molL－1(1.010－6 molL－1)2＝1.010－17 mol3L－3。由圖示pH＝12時(shí)Zn(OH)2完全消失，故控制溶液pH為8～12是沉淀Zn2＋的pH范圍。當(dāng)pH＝7時(shí)，沉淀只有Zn(OH)2，此時(shí)c(Zn2＋)＝1.010－3 molL－1，故NaOH的用量少于2 mol。 5. 答案：B　解析：通過題意可知，金屬減小的質(zhì)量就是Zn的質(zhì)量，所以通過質(zhì)量→體積→厚度的關(guān)系可得到答案，但要注意，金屬有兩面，故其厚度為(m1－m2)/2ρS＝h，A項(xiàng)錯(cuò)誤；因?yàn)榻饘贅悠窞楹辖穑l(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，Zn電極上的電極反應(yīng)為Zn＋4OH－－2e－===[Zn(OH)4]2－，B項(xiàng)正確；C項(xiàng)，外電路中，電流從電池正極流向負(fù)極，故從石墨流向Zn，C項(xiàng)錯(cuò)誤；D項(xiàng)，若不繼續(xù)反應(yīng)，則對測定結(jié)果不會(huì)有影響，若能繼續(xù)反應(yīng)，金屬質(zhì)量減小，則會(huì)使測定結(jié)果偏大，無論上面哪種情況，都不可能使測定結(jié)果偏低，D項(xiàng)錯(cuò)誤。 6. 答案：(1)Zn－2e－===Zn2＋　2H＋＋2e－===H2↑ (2)使鐵皮兩邊鋅鍍層都充分反應(yīng)　偏低 (3)防止鐵跟酸發(fā)生反應(yīng) (4)除去鐵片表面的水　偏低　偏低 7. 解析：設(shè)計(jì)原理是鋅與稀硫酸反應(yīng)，測量數(shù)據(jù)可以是H2的體積，或H2的質(zhì)量，或Cu的質(zhì)量等，并由此選擇相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)裝置和儀器連接的方式。 答案： (注：寫出其中兩種即可) 8. 解析：h＝ ＝2.0910－3 cm。 答案：2.0910－3 9. 解析：其步驟是：①將稱量后的合金樣品用銅網(wǎng)小心包裹好，放在800 mL燒杯底部，把普通漏斗倒扣在樣品上面。②往燒杯中注入水，直至水面沒過漏斗頸。③在100 mL量筒中注滿水，倒置在盛水的燒杯中(量筒中不應(yīng)留有氣泡)，使漏斗頸伸入量筒中。燒杯中水面到杯口至少保留約100 mL空間。④將長頸漏斗(或玻璃棒)插入燒杯并接近燒杯底部，通過它慢慢加入濃鹽酸，至有氣體產(chǎn)生。另外合金樣品用銅網(wǎng)包裹的目的是防止反應(yīng)時(shí)樣品漂浮。 答案：(1)②往燒杯中注入水，直至水面浸沒過漏斗頸　③在100 mL量筒中裝滿水，倒置在盛水的燒杯中，使漏斗頸插入量筒中(燒杯中水面至杯口至少預(yù)留100 mL空間)　④將普通漏斗(或玻璃棒)插入燒杯并接近燒杯底部，通過它慢慢加入濃鹽酸，至有氣體產(chǎn)生 (2)使樣品在反應(yīng)時(shí)能保持在燒杯底適當(dāng)?shù)奈恢?或避免反應(yīng)時(shí)樣品漂浮) 10. 解析：本題給出的知識(shí)信息是Zn(OH)2的兩性和可生成溶于水的[Zn(NH3)4](OH)2。運(yùn)用它們的化學(xué)性質(zhì)，選擇適當(dāng)試劑加以分離。 由于Zn(OH)2和Al(OH)3均為兩性氫氧化物，不能用酸堿加以區(qū)分，但Zn2＋可與過量氨水反應(yīng)生成[Zn(NH3)4]2＋，而Al3＋無此性質(zhì)，可選用氨水為試劑，生成Al(OH)3沉淀，保留在溶液中的離子為[Zn(NH3)4]2＋。 因Zn(OH)2為兩性，Mg(OH)2無兩性且為難溶于水的沉淀?？蛇x用NaOH溶液為試劑，將Zn2＋和Mg2＋區(qū)分開。沉淀為Mg(OH)2，保留在溶液中的離子為[Zn(OH)4]2－。 由于BaSO4難溶于水且不溶于酸，而ZnSO4則能溶于水，可選用H2SO4溶液為試劑，將Zn2＋和Ba2＋區(qū)分開。沉淀為BaSO4，留在溶液中的離子為Zn2＋。 Al(OH)3有兩性，能溶于NaOH溶液中。Mg(OH)2為沉淀，且不溶于NaOH溶液，可選用NaOH溶液為試劑，將Mg2＋和Al3＋區(qū)別開。沉淀是Mg(OH)2，留在溶液中的是。 答案： ① E Al(OH)3 [Zn(NH3)4]2＋ ② D Mg(OH)2 [Zn(OH)4]2－ ③ A BaSO4 Zn2＋ ④ D Mg(OH)2