Question

12．某研究性学习小组借助A～D的仪器装置完成有关实验．

为了探究镀锌薄铁板上的锌的质量分数ω（Zn）和镀层厚度，查询得知锌易溶于强碱：Zn+2NaOH=Na₂ZnO₂+H₂↑．据此，截取面积为S的双面镀锌薄铁板试样，剪碎、称得质量为m₁g．用固体烧碱和水作试剂，拟出下列实验方案并进行相关实验．
方案甲：通过测量试样与碱反应生成的氢气体积来实现探究目标．
（1）选用B和D（填仪器标号）两个装置进行实验，如何检查该装置的气密性．写出检验方法往D中注入一定量的水，记录液面所在的位置，一段时间后液面位置保持不变，说明气密性良好．
（2）测得充分反应后生成氢气的体积为VL（标准状况），ω（Zn）=$\frac{65V}{22.4m{\;}_{1}}$．
（3）计算镀层厚度，还需检索的一个物理量是金属锌的密度．
（4）若装置B中的恒压分液漏斗改为普通分液漏斗，测量结果将偏大（填“偏大”、“偏小”或“无影响”）．
方案乙：通过称量试样与碱反应前后的质量实现探究目标．
（5）选用仪器C做实验，试样经充分反应，经过过滤、洗涤、烘干，（填实验操作）称得其质量为m₂g．
（6）ω（Zn）=$\frac{m{\;}_{1}-m{\;}_{2}}{m{\;}_{1}}$．

Answer 1

分析 （1）Zn和Fe中只有Zn可以与NaOH产生气体，通过排水收集气体，根据反应方程式即可算出Zn的质量分数；往D中注入一定量的水，记录液面所在的位置，一段时间后液面位置保持不变，说明气密性良好；
（2）计算生成氢气的物质的量，根据电子守恒计算Zn的质量，进而计算Zn的质量分数；
（3）可以获得Zn的质量，如果有密度，则可以求出Zn的体积，再由Zn的截面积可求出Zn的厚度；
（4）若装置B中的恒压分液漏斗改为普通分液漏斗，加入氢氧化钠溶液排出空气体积会计算在生成氢气的体积之内；
（5）选用仪器C做实验，试样经充分反应，经过过滤、洗涤、烘干，称得其质量为m₂g，利用锌反应铁不反应计算；
（6）利用锌反应铁不反应，固体减少的质量即为Zn的质量．

解答 解：（1）Zn和Fe中只有Zn可以与NaOH产生气体，通过排水收集气体，根据反应方程式即可算出Zn的质量分数，所以需要的装置有测H₂的体积的D装置；往D中注入一定量的水，记录液面所在的位置，一段时间后液面位置保持不变，说明气密性良好；
故答案为：D；往D中注入一定量的水，记录液面所在的位置，一段时间后液面位置保持不变，说明气密性良好
（2）根据电子转移守恒，可知n（Zn）=n（H₂）=$\frac{VL}{22.4L/mol}$=$\frac{V}{22.4}$mol，则w （Zn）=$\frac{\frac{V}{22.4}×65}{m{\;}_{1}}$=$\frac{65V}{22.4m{\;}_{1}}$，
故答案为：$\frac{65V}{22.4m{\;}_{1}}$；
（3）有可以获得Zn的质量，如果有密度，则可以求出Zn的体积，再由Zn的截面积可求出Zn的厚度，
故答案为：金属锌的密度；
（4）若装置B中的恒压分液漏斗改为普通分液漏斗，加入氢氧化钠溶液排出空气体积会计算在生成氢气的体积之内，导致氢气体积偏大，计算Zn的质量分数偏大，故答案为：偏大；
（5）选用仪器C做实验，试样经充分反应，经过过滤、洗涤、烘干，称得其质量为m₂g，利用锌反应铁不反应原理计算，故答案为：过滤、洗涤、烘干；
（6）减少的质量即为Zn的质量，减少的质量为m₁g-m₂g，故ω（Zn）=$\frac{m{\;}_{1}-m{\;}_{2}}{m{\;}_{1}}$，故答案为：$\frac{m{\;}_{1}-m{\;}_{2}}{m{\;}_{1}}$．

点评 本题考查物质含量测定，关键是测定原理的理解，侧重考查学生分析问题、设计实验的能力，注意定量实验中尽可能的减少误差．