Question

12．某研究性學習小組借助A～D的儀器裝置完成有關實驗．

為了探究鍍鋅薄鐵板上的鋅的質量分數ω（Zn）和鍍層厚度，查詢得知鋅易溶于強堿：Zn+2NaOH=Na₂ZnO₂+H₂↑．據此，截取面積為S的雙面鍍鋅薄鐵板試樣，剪碎、稱得質量為m₁g．用固體燒堿和水作試劑，擬出下列實驗方案并進行相關實驗．
方案甲：通過測量試樣與堿反應生成的氫氣體積來實現探究目標．
（1）選用B和D（填儀器標號）兩個裝置進行實驗，如何檢查該裝置的氣密性．寫出檢驗方法往D中注入一定量的水，記錄液面所在的位置，一段時間后液面位置保持不變，說明氣密性良好．
（2）測得充分反應后生成氫氣的體積為VL（標準狀況），ω（Zn）=$\frac{65V}{22.4m{\;}_{1}}$．
（3）計算鍍層厚度，還需檢索的一個物理量是金屬鋅的密度．
（4）若裝置B中的恒壓分液漏斗改為普通分液漏斗，測量結果將偏大（填“偏大”、“偏小”或“無影響”）．
方案乙：通過稱量試樣與堿反應前后的質量實現探究目標．
（5）選用儀器C做實驗，試樣經充分反應，經過過濾、洗滌、烘干，（填實驗操作）稱得其質量為m₂g．
（6）ω（Zn）=$\frac{m{\;}_{1}-m{\;}_{2}}{m{\;}_{1}}$．

Answer 1

分析 （1）Zn和Fe中只有Zn可以與NaOH產生氣體，通過排水收集氣體，根據反應方程式即可算出Zn的質量分數；往D中注入一定量的水，記錄液面所在的位置，一段時間后液面位置保持不變，說明氣密性良好；
（2）計算生成氫氣的物質的量，根據電子守恒計算Zn的質量，進而計算Zn的質量分數；
（3）可以獲得Zn的質量，如果有密度，則可以求出Zn的體積，再由Zn的截面積可求出Zn的厚度；
（4）若裝置B中的恒壓分液漏斗改為普通分液漏斗，加入氫氧化鈉溶液排出空氣體積會計算在生成氫氣的體積之內；
（5）選用儀器C做實驗，試樣經充分反應，經過過濾、洗滌、烘干，稱得其質量為m₂g，利用鋅反應鐵不反應計算；
（6）利用鋅反應鐵不反應，固體減少的質量即為Zn的質量．

解答 解：（1）Zn和Fe中只有Zn可以與NaOH產生氣體，通過排水收集氣體，根據反應方程式即可算出Zn的質量分數，所以需要的裝置有測H₂的體積的D裝置；往D中注入一定量的水，記錄液面所在的位置，一段時間后液面位置保持不變，說明氣密性良好；
故答案為：D；往D中注入一定量的水，記錄液面所在的位置，一段時間后液面位置保持不變，說明氣密性良好
（2）根據電子轉移守恒，可知n（Zn）=n（H₂）=$\frac{VL}{22.4L/mol}$=$\frac{V}{22.4}$mol，則w （Zn）=$\frac{\frac{V}{22.4}×65}{m{\;}_{1}}$=$\frac{65V}{22.4m{\;}_{1}}$，
故答案為：$\frac{65V}{22.4m{\;}_{1}}$；
（3）有可以獲得Zn的質量，如果有密度，則可以求出Zn的體積，再由Zn的截面積可求出Zn的厚度，
故答案為：金屬鋅的密度；
（4）若裝置B中的恒壓分液漏斗改為普通分液漏斗，加入氫氧化鈉溶液排出空氣體積會計算在生成氫氣的體積之內，導致氫氣體積偏大，計算Zn的質量分數偏大，故答案為：偏大；
（5）選用儀器C做實驗，試樣經充分反應，經過過濾、洗滌、烘干，稱得其質量為m₂g，利用鋅反應鐵不反應原理計算，故答案為：過濾、洗滌、烘干；
（6）減少的質量即為Zn的質量，減少的質量為m₁g-m₂g，故ω（Zn）=$\frac{m{\;}_{1}-m{\;}_{2}}{m{\;}_{1}}$，故答案為：$\frac{m{\;}_{1}-m{\;}_{2}}{m{\;}_{1}}$．

點評 本題考查物質含量測定，關鍵是測定原理的理解，側重考查學生分析問題、設計實驗的能力，注意定量實驗中盡可能的減少誤差．