题目内容
8．
“白铁皮”是一种广泛应用于生产生活的金属材料． 某班级分两个兴趣小组开展了对“白铁皮”相关性质及应用的调查研究活动．Ⅰ．查阅资料：“白铁皮”是指表面镀锌的铁皮，不易生锈，有较强的耐腐蚀性．
Ⅱ．提出问题：“白铁皮”比铁更耐腐蚀的原因是什么？
Ⅲ．作出猜想：
第一小组猜想：“白铁皮”表面锌的化学性质没有铁活泼，所以不易被腐蚀；
第二小组猜想：“白铁皮”耐腐蚀是因为表面的锌对铁起到了保护作用；
你认为第一小组猜想是错误的，请用一个反应的事实向该小组同学说明Zn+FeSO4═ZnSO4+Fe（用化学方程式表示）．
IV．进行实验：
【目的】测定“白铁皮”的中锌的质量分数．
第一组实验：剪取一块质量为m1克的“白铁皮”，放入烧杯中，加入足量稀盐酸，反应一段时间后，立即将剩余铁皮取出，洗涤、小心烘干、称量，质量为m2克．
【现象】实验中，当稀盐酸加入时，观察到“白铁皮”表面产生气泡，相关反应的化学方程式是Zn+2HCl═ZnCl2+H2↑．但一段时间后反应速率突然减小，表明锌已经完全反应，此时，应立即将剩余铁皮取出．
【结论】小组同学根据实验测定数据，计算出该“白铁皮”中锌的质量分数为$\frac{m_{1}-m_{2}}{m_{1}}$×100%（用字母表达）．
【反思】1．若取出的剩余铁皮不清洗，会导致测得锌的质量分数偏小（填“偏大”、“偏小”或“不变”）．检验剩余铁皮表面已洗净的方法是取最后一次洗涤液，滴加硝酸银溶液，无白色沉淀产生．
2．实验操作中，洗净的铁片一定要小心烘干，主要是为了防止铁片被氧化．
3．小组中有同学认为该方案可能导致测得锌的质量分数偏大，你认为可能的原因是部分铁和稀盐酸反应．（写出一点即可）
第二组实验：针对第一组实验方案的不足，第二组的同学查阅资料得知，锌和氢氧化钠溶液反应生成锌酸钠（Na2ZnO2）和氢气，
铁不能与强碱溶液反应．于是设计了如图所示装置．
【原理】写出锌和氢氧化钠溶液反应的化学方程式Zn+2NaOH═Na2ZnO2+H2↑，该反应的基本类型为置换反应．
【装置】图中导管a的作用是使分液漏斗和锥形瓶内气压相同，NaOH溶液能顺利滴下．
【步骤】检查气密性，将药品装入各仪器中，连接好装置，
进行以下操作：
①记录C中液面位置；②待B中不再有气体产生并恢复至室温；③向B中滴加足量NaOH溶液；④上下移动C，使干燥管和C中液面相平．
则正确的操作步骤为：④→①→③→②→④→①
【结论】若实验中“白铁皮”样品质量为1g，测得生成氢气的体积为11.2mL（标准状况下氢气的密度为
0.0899g/L），则“白铁皮”中锌的质量分数为3.25%（结果保留两位小数）．
【应用】1．生活中，不能用钢丝球打磨“白铁皮”表面，原因是会破坏表面的锌镀层．
2．工厂不能（填“能”或“不能”）用“白铁皮”桶长期盛放稀硫酸溶液，理由是Zn+H2SO4═ZnSO4+H2↑，Fe+H2SO4═FeSO4+H2↑（用化学方程式表示）．
分析 Ⅲ．锌和硫酸亚铁反应生成硫酸锌和铁；
IV．锌和稀盐酸反应生成氯化锌和氢气；
氯化锌和硝酸银反应生成氯化银沉淀和硝酸锌；
铁和稀盐酸反应生成氯化亚铁和氢气；
根据反应物、生成物、反应条件及其质量守恒定律可以书写反应的化学方程式；
锌和稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气，铁和稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气．
解答 解：Ⅲ．
第一小组猜想是错误的，因为锌和硫酸亚铁反应生成硫酸锌和铁，说明锌比铁活泼，反应的化学方程式为：．
故填：一；Zn+FeSO4═ZnSO4+Fe．
IV．
【现象】实验中，当稀盐酸加入时，观察到“白铁皮”表面产生气泡，说明锌和稀盐酸反应生成氯化锌和氢气，反应的化学方程式为：Zn+2HCl═ZnCl2+H2↑；
但一段时间后反应速率突然减小，表明锌已经完全反应，此时，应立即将剩余铁皮取出．
故填：产生气泡；Zn+2HCl═ZnCl2+H2↑；锌已经完全反应．
【结论】“白铁皮”中锌的质量分数为：$\frac{m_{1}-m_{2}}{m_{1}}$×100%．
故填：$\frac{m_{1}-m_{2}}{m_{1}}$×100%．
【反思】1．若取出的剩余铁皮不清洗，会导致测得锌的质量分数偏小；
检验剩余铁皮表面已洗净的方法是：取最后一次洗涤液，滴加硝酸银溶液，无白色沉淀产生．
故填：偏小；取最后一次洗涤液，滴加硝酸银溶液，无白色沉淀产生．
2．实验操作中，洗净的铁片一定要小心烘干，主要是为了防止铁片被氧化．
故填：防止铁片被氧化．
3．小组中有同学认为该方案可能导致测得锌的质量分数偏大，可能的原因是部分铁和稀盐酸反应．
故填：部分铁和稀盐酸反应．
【原理】锌和氢氧化钠溶液反应的化学方程式为：Zn+2NaOH═Na2ZnO2+H2↑，属于置换反应．
故填：Zn+2NaOH═Na2ZnO2+H2↑；置换反应．
【装置】图中导管a的作用是使分液漏斗和锥形瓶内气压相同，NaOH溶液能顺利滴下．
故填：使分液漏斗和锥形瓶内气压相同，NaOH溶液能顺利滴下．
【步骤】①正确的操作步骤为：④→①→③→②→④→①．
故填：①；②；④．
【结论】设锌的质量为x，
生成氢气质量为：0.0899g/L×11.2mL×10-3=0.001g，
Zn+2NaOH═Na2ZnO2+H2↑，
65 2
x 0.001g
$\frac{65}{x}$=$\frac{2}{0.001g}$，
x=0.0325g，
则“白铁皮”中锌的质量分数为：$\frac{0.0325g}{1g}$×100%=3.25%，
故填：3.25%．
【应用】1．生活中，不能用钢丝球打磨“白铁皮”表面，原因是会破坏表面的锌镀层．
故填：会破坏表面的锌镀层．
2．工厂不能用“白铁皮”桶长期盛放稀硫酸溶液，理由是锌、铁都能够和稀硫酸反应，反应的化学方程式为：Zn+H2SO4═ZnSO4+H2↑，Fe+H2SO4═FeSO4+H2↑．
故填：不能；Zn+H2SO4═ZnSO4+H2↑，Fe+H2SO4═FeSO4+H2↑．
点评 合理设计实验，科学地进行实验、分析实验，是得出正确实验结论的前提，因此要学会设计实验、进行实验、分析实验，为学好化学知识奠定基础．
名校课堂系列答案| A． | 铁画应悬挂在干燥的环境中 | |
| B． | 所用材料上的铁锈可用稀盐酸清洗掉 | |
| C． | 给打制成型的铁画喷漆，既美观又可以防锈蚀 | |
| D． | 生锈时生成四氧化三铁 |
| A． | 蔗糖 | B． | 香油 | C． | 味精 | D． | 白醋 |
| A． | HClO HCl Mg（OH）2 MgCl2 | |
| B． | CO2 H2CO3 CaCO3 Ca（HCO3）2 | |
| C． | H2O HNO3 NH3•H2O NH4NO3 | |
| D． | SO3 NaHSO4 NaOH Na2SO4 |
| A． | 用洗涤剂洗碗 | B． | 用白醋除去水垢 | ||
| C． | 用汽油除去衣服上的油污 | D． | 用酒精将试管壁上的碘洗掉 |
| A． | 水污染与人类活动无关 | |
| B． | 可采用沉淀、过滤、吸附、蒸馏等方法净化水 | |
| C． | 可用带火星的木条检验空气中的氧气 | |
| D． | 分离液态空气制氧气是分解反应 |
．
探究Ⅰ恒温器的发热原理是什么？
小组同学查阅“使用说明书”（如图乙所示），经讨论一致认为一次性输液恒温器主要是通过铁的锈蚀反应产生热量的．请写出铁锈蚀的条件与水和氧气同时接触．
探究Ⅱ活性炭和氯化钠的作用是什么？
[猜想假设]活性炭、氯化钠均可加快铁的锈蚀，使其在短时间内放出较多热量．
[设计方案并实验]取一定质量的铁粉与水混合均匀，然后平均分成A、B、C、D四份，分别放入洁净的烧杯中，按如下方案在空气中进行实验，并记录实验现象．请填写表中空白：
| A | B | C | D | |
| 实验方案 | 铁粉和水的混合物 | 在铁粉和水的混合物中加入ag活性炭，混匀后静置 | 在铁粉和水的混合物中加入ag氯化钠，混匀后静置 | 在铁粉和水的混合物中加入ag活性炭和ag氯化钠，混匀后静置 |
| 实验现象 | 铁粉较慢锈蚀 | 铁粉较快锈蚀 | 铁粉较快锈蚀 | 铁粉很快锈蚀 |
探究Ⅲ使用后恒温器内物质的主要成分是什么？
[实物观察]使用后恒温器内的物质是黑褐色粉末（如图丙所示）
[查阅并分析]通过查阅资料，并根据恒温器的发热原理，大家认为黑褐色粉末中一定含有氧化铁、铁的氢氧化物（能与酸反应）和氯化钠．
[提出问题]使用后恒温器内的黑褐色粉末除氧化铁、铁的氢氧化物和氯化钠外，还有什么物质？
[假设猜想]猜想一：还含有炭粉；猜想二：还含有活性炭；猜想三：还含有活性炭和碳粉．
[设计方案并实验]取黑褐色粉末于洁净的试管中，加足量稀硫酸．观察到的现象有：
（1）有气泡产生，（2）有固体剩余．证明猜想三正确．写出产生现象（1）的化学方程式Fe+H2SO4═FeSO4+H2↑．
[反思拓展]一次性输液恒温器利用铁的缓慢氧化为人类提供了热量，由此可见，人们在生产和生活中可以利用化学反应放出的能量，请再举一例煤燃烧．