8.
“白鐵皮”是一種廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)生活的金屬材料. 某班級分兩個興趣小組開展了對“白鐵皮”相關(guān)性質(zhì)及應(yīng)用的調(diào)查研究活動.
Ⅰ.查閱資料:“白鐵皮”是指表面鍍鋅的鐵皮,不易生銹,有較強的耐腐蝕性.
Ⅱ.提出問題:“白鐵皮”比鐵更耐腐蝕的原因是什么?
Ⅲ.作出猜想:
第一小組猜想:“白鐵皮”表面鋅的化學(xué)性質(zhì)沒有鐵活潑,所以不易被腐蝕;
第二小組猜想:“白鐵皮”耐腐蝕是因為表面的鋅對鐵起到了保護作用;
你認為第一小組猜想是錯誤的,請用一個反應(yīng)的事實向該小組同學(xué)說明Zn+FeSO
4═ZnSO
4+Fe(用化學(xué)方程式表示).
IV.進行實驗:
【目的】測定“白鐵皮”的中鋅的質(zhì)量分數(shù).
第一組實驗:剪取一塊質(zhì)量為m
1克的“白鐵皮”,放入燒杯中,加入足量稀鹽酸,反應(yīng)一段時間后,立即將剩余鐵皮取出,洗滌、小心烘干、稱量,質(zhì)量為m
2克.
【現(xiàn)象】實驗中,當稀鹽酸加入時,觀察到“白鐵皮”表面產(chǎn)生氣泡,相關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式是Zn+2HCl═ZnCl
2+H
2↑.但一段時間后反應(yīng)速率突然減小,表明鋅已經(jīng)完全反應(yīng),此時,應(yīng)立即將剩余鐵皮取出.
【結(jié)論】小組同學(xué)根據(jù)實驗測定數(shù)據(jù),計算出該“白鐵皮”中鋅的質(zhì)量分數(shù)為$\frac{m_{1}-m_{2}}{m_{1}}$×100%(用字母表達).
【反思】1.若取出的剩余鐵皮不清洗,會導(dǎo)致測得鋅的質(zhì)量分數(shù)偏。ㄌ睢捌蟆薄ⅰ捌 被颉安蛔儭保畽z驗剩余鐵皮表面已洗凈的方法是取最后一次洗滌液,滴加硝酸銀溶液,無白色沉淀產(chǎn)生.
2.實驗操作中,洗凈的鐵片一定要小心烘干,主要是為了防止鐵片被氧化.
3.小組中有同學(xué)認為該方案可能導(dǎo)致測得鋅的質(zhì)量分數(shù)偏大,你認為可能的原因是部分鐵和稀鹽酸反應(yīng).(寫出一點即可)
第二組實驗:針對第一組實驗方案的不足,第二組的同學(xué)查閱資料得知,鋅和氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成鋅酸鈉(Na
2ZnO
2)和氫氣,
鐵不能與強堿溶液反應(yīng).于是設(shè)計了如圖所示裝置.
【原理】寫出鋅和氫氧化鈉溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式Zn+2NaOH═Na
2ZnO
2+H
2↑,該反應(yīng)的基本類型為置換反應(yīng).
【裝置】圖中導(dǎo)管a的作用是使分液漏斗和錐形瓶內(nèi)氣壓相同,NaOH溶液能順利滴下.
【步驟】檢查氣密性,將藥品裝入各儀器中,連接好裝置,
進行以下操作:
①記錄C中液面位置;②待B中不再有氣體產(chǎn)生并恢復(fù)至室溫;③向B中滴加足量NaOH溶液;④上下移動C,使干燥管和C中液面相平.
則正確的操作步驟為:④→①→③→②→④→①
【結(jié)論】若實驗中“白鐵皮”樣品質(zhì)量為1g,測得生成氫氣的體積為11.2mL(標準狀況下氫氣的密度為
0.0899g/L),則“白鐵皮”中鋅的質(zhì)量分數(shù)為3.25%(結(jié)果保留兩位小數(shù)).
【應(yīng)用】1.生活中,不能用鋼絲球打磨“白鐵皮”表面,原因是會破壞表面的鋅鍍層.
2.工廠不能(填“能”或“不能”)用“白鐵皮”桶長期盛放稀硫酸溶液,理由是Zn+H
2SO
4═ZnSO
4+H
2↑,F(xiàn)e+H
2SO
4═FeSO
4+H
2↑(用化學(xué)方程式表示).