Question

如圖1所示為用鍍鋅鐵片制成的日常用品．鍍鋅鐵是指通過鍍鋅工藝在鐵皮上進行鍍鋅而制成的一種產(chǎn)品，熱鍍鋅產(chǎn)品廣泛用于建筑、家電、車船、容器制造業(yè)、機電業(yè)等，幾乎涉及到衣食住行各個領(lǐng)域．為測定鐵片鍍鋅層的厚度實驗過程如下．
【實驗步驟】
（1）剪取一片鍍鋅鐵片，量得長度=2.0cm，寬度=1.9cm．
（2）用電子天平稱量質(zhì)量0.857g．
（3）實驗中需要溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)為10%的稀鹽酸200mL（密度=1.05g/mL），需要量取溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)為37%的濃鹽酸（密度=1.18g/mL）

 

mL（保留至小數(shù)點后1位），然后稀釋．
（4）將鍍鋅鐵片放入溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)為10%鹽酸中．當觀察到

 

，可以判斷鍍鋅層恰好反應(yīng)．
（5）將溶液中的鐵片取出清洗、擦干、烘干后用電子天平稱量質(zhì)量0.837g．
【計算結(jié)果】
（1）鐵片鍍鋅層的質(zhì)量有

 

g．
（2）已知鋅的密度7.1g/cm³，計算出鐵片鍍鋅層厚度mm（保留至小數(shù)點后2位）．
【實驗反思】
實際計算結(jié)果偏大，同學(xué)們分析，這是因為很難通過觀察現(xiàn)象判斷鍍鋅層恰好反應(yīng)，造成鍍鋅鐵片浸泡在鹽酸中時間

 

．（填“偏長”、“偏短”）
【實驗改進】
資料卡片：如圖2所示，兩種金屬活動性不同的金屬放入酸堿鹽溶液中，會有電子的流動，從而產(chǎn)生電流．
將上述實驗改進成如圖3的裝置，當觀察到

 

，此時鋅層恰好反應(yīng)．

Answer 1

考點：實驗探究物質(zhì)的組成成分以及含量,金屬的化學(xué)性質(zhì)

專題：科學(xué)探究

分析：【實驗步驟】（3）溶液稀釋前后，溶質(zhì)質(zhì)量不變；
（4）由于鋅比鐵活潑，當反應(yīng)速率明顯降低時，可說明鍍鋅鐵皮表面鋅恰好反應(yīng)；
【計算結(jié)果】（1）鐵片鍍鋅層的質(zhì)量=原鍍鋅鐵片的質(zhì)量-烘干后鐵片的質(zhì)量；
（2）鋅層厚度=

鐵片體積

鐵片面積

；
【實驗反思】根據(jù)鐵也會與鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，因此很難判斷什么時候鋅正好反應(yīng)掉而鐵沒有反應(yīng)進行解答；
【實驗改進】用鐵、鋅作電極，稀鹽酸作電解質(zhì)溶液設(shè)計原電池，鋅的金屬性比鐵強，所以鋅作負極，鐵作正極，電子從負極沿導(dǎo)線流向正極．

解答：解：【實驗步驟】
（3）設(shè)需取用37%（ρ=1.18g/cm³）的鹽酸的體積為x
10%×200mL×1.05g/mL=37%×1.18g/mLx
x≈48.1mL；
（4）當鋅鍍層完全反應(yīng)后就是鐵與鹽酸反應(yīng)，由于鋅和鐵的活潑性不同，反應(yīng)速率就不同，可觀察到產(chǎn)生氣泡的速率明顯下降；
【計算結(jié)果】
（1）鐵片鍍鋅層的質(zhì)量是：0.857g-0.837g=0.02g；
（2）根據(jù)題意可知鋅的質(zhì)量為0.02g，鋅的密度為7.1g/cm³．
所以鋅鍍層的厚度是：

0.02g 7.1g/cm3

2×2．cm×1.9cm

≈0.037cm=0.37mm；
【實驗反思】鐵也會與鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，當鍍鋅鐵片浸泡在鹽酸中時間過長時，鋅反應(yīng)完畢，鐵就會與鹽酸反應(yīng)，所以經(jīng)過稱量得到鋅的質(zhì)量偏大；
【實驗改進】兩種金屬活動性不同的金屬放入酸堿鹽溶液中，會有電子的流動，從而產(chǎn)生電流．當電子停止流動時，電流為0．
故答案是：【實驗步驟】48.1mL；氣泡產(chǎn)生的速率突然減慢；
【計算結(jié)果】（1）0.02；（2）0.37mm；
【實驗反思】偏長；
【實驗改進】電流計指針指向“0”．

點評：本題考查了物質(zhì)性質(zhì)的實驗設(shè)計和步驟分析判斷，裝置分析是解題關(guān)鍵，注意金屬厚度的計算方法應(yīng)用，題目難度中等．