Question

4．实验和探究对化学学科的发展起着非常重要的作用
（1）写出下列实验过程中所体现的总的离子反应方程式：
①用PH试纸测得醋酸钠溶液呈碱性：CH₃COO^-+H₂O?CH₃COOH+OH^-
②用石墨做电极，电解硝酸银溶液后，溶液呈酸性：4Ag⁺+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$4Ag+4H⁺+O₂↑
③根据浑浊出现的快慢，探究硫代硫酸钠与酸反应速率的影响因素：S₂O₃^2-+2H⁺=S↓+SO₂+H₂O
（2）已知锌能溶解在NaOH溶液中，产生H₂．某同学据此设计了测定镀锌铁皮镀层厚度的实验方案，将单侧面积为S、质量为m₁的镀锌铁皮与石墨用导线相连，放入6mol•L^-1NaOH溶液中，判断锌层完全反应的标志是：生成氢气的速率突然减慢，最后，取出铁片用水冲洗、烘干后称量，得质量为m₂，设锌镀层单侧厚度为h，锌的密度为ρ，则h=$\frac{（{m}_{1}-{m}_{2}）}{2ρs}$
（3）实验室测定绿矾中FeSO₄•7H₂O含量的步骤是：称1g绿矾，用30mL蒸馏水溶解并加入H₂SO₄溶液和H₃PO₄溶液，再用0.02mol/L KMnO₄标准溶液滴定到溶液刚变成粉红色，停止滴定，消耗标准溶液VmL．反应中涉及的重要化学方程式有：
MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺═Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O
5Fe³⁺（黄）+2H₃PO₄═H₃[Fe（PO₄）₂]（无色）+3H⁺
①绿矾的含量为2.78V%．
②H₃PO₄的作用是消除Fe³⁺的颜色干扰．

Answer 1

分析 （1）①醋酸钠溶液呈碱性是醋酸根离子水解的原因；
②用石墨做电极，电解硝酸银溶液，阳极是氢氧根离子失电子生成氧气，阴极是银离子得到电子生成银；
③根据硫代硫酸钠在硫酸溶液中自身发生氧化还原反应，由此可书写化学方程式；
（2）盐酸溶解锌反应完全后无气体放出，根据面积等于质量比密度，厚度等于面积比表面积判断；
（3）①根据反应方程式及高锰酸钾的物质的量计算出产品中FeSO₄•7H₂O的质量分数；
②根据题给信息判断，铁离子颜色呈黄色，干扰终点判断，而Fe³⁺（黄色）+2H₃PO₄=H₃[Fe（PO₄）₂]（无色）+3H⁺．

解答 解：（1）①醋酸钠溶液呈碱性是醋酸根离子水解，破坏水的电离平衡，溶液中氢氧根离子浓度增大，离子方程式为：CH₃COO^-+H₂O?CH₃COOH+OH^-，
故答案为：CH₃COO^-+H₂O?CH₃COOH+OH^-；
②用石墨做电极，电解硝酸银溶液，阳极是氢氧根离子失电子生成氧气，阴极是银离子得到电子生成银，反应的离子方程式为：4Ag⁺+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$4Ag+4H⁺+O₂↑，
故答案为：4Ag⁺+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$4Ag+4H⁺+O₂↑；
③硫代硫酸钠在硫酸溶液中自身发生氧化还原反应，对应的离子方程式为：S₂O₃^2-+2H⁺=S↓+SO₂+H₂O，
故答案为：S₂O₃^2-+2H⁺=S↓+SO₂+H₂O；
（2）当锌镀层完全反应后就是铁与盐酸反应，由于锌和铁的活泼性不同，反应速率就不同，测定试样与6mol/L盐酸溶液反应前后固体的质量变化，反应完全是不再生成氢气，面积等于质量比密度，厚度等于面积比表面积，设锌镀层为h，锌的密度为ρ，则h=$\frac{（{m}_{1}-{m}_{2}）}{2ρs}$，
故答案为：生成氢气的速率突然减慢，$\frac{（{m}_{1}-{m}_{2}）}{2ρs}$；
（3）①待测液消耗的高锰酸钾的物质的量为：0.02mol/L×VmL×10^-3L/mL=2V×10^-5mol，
根据反应：5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺═5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O，硫酸亚铁的物质的量为：2V×10^-5mol×5=V×10^-4mol，
所以样品中含有的FeSO₄•7H₂O的质量为：278g/mol×V×10^-4mol=2.78V×10^-2g，
FeSO₄•7H₂O的质量分数为：$\frac{2.78V×1{0}^{-2}g}{1g}$×100%=2.78V%，
故答案为：2.78V；
②铁离子颜色呈黄色，干扰终点判断，而Fe³⁺（黄色）+2H₃PO₄=H₃[Fe（PO₄）₂]（无色）+3H⁺，消除了铁离子干扰，
故答案为：消除Fe³⁺的颜色干扰．

点评 本题考查对实验原理与操作步骤的理解及评价、化学计算、物质组成的测定，滴定实验中绿矾的质量分数的计算，磷酸的作用分析等，难度较大，是对所需知识的综合运用，需要学生具有扎实的基础知识与分析问题、解决问题的能力，理解实验原理是解答的关键，注意锌的厚度计算时锌的面积是2s而不是s，为易错点．