（浙江专用）2018年高中化学专题6物质的定量分析课题二镀锌铁皮锌镀层厚度的测定教学案苏教版选修6.doc

1、- 1 -课题二 镀锌铁皮锌镀层厚度的测定【学考报告】知识条目 加试要求电子天平的使用镀锌铁皮锌镀层厚度测定的原理(与酸或碱反应)和操作流程实验数据的处理和测定过程中产生误差的原因分析abc一、知识预备1锌的电化学腐蚀锌的化学性质比铁活泼，如果镀锌铁皮的锌镀层被破坏，将在潮湿空气中发生电化学腐蚀，残留的锌镀层作为原电池的负极，锌先被腐蚀。将镀锌铁皮放到酸中时，发生原电池反应，铁皮表面的锌镀层溶解，电极反应式如下：负极：Zn2e =Zn2正极：2H 2e =H2待锌在酸中完全溶解后，产生氢气的速率显著减慢，可以借此判断锌镀层是否反应完全。思考 1：表面镀锌的铁皮不易生锈，通称铅铁、白铁。镀锌铁为

2、什么不易生锈呢？提示 在铁的表面起到保护层的作用。如果镀层破坏，还可以形成锌铁原电池，铁作正极，利用牺牲阳极的阴极保护法原理，铁受到保护。2镀锌层厚度的测定称量与 6 molL1 盐酸反应前后铁皮的质量(分别为 m1、 m2)，两者之差就是锌镀层的质量(m1 m2)，则锌镀层的总体积为 V ，式中 为锌的密度，一般为 7.14 gcm3 。m1 m2若已知锌镀层单侧面积为 S(可测)，锌镀层单侧厚度为 h，则 V2 hS。由以上两式可得 2 hS，所以 h 。m1 m2 m1 m22 S二、课题方案设计1取三块镀锌铁皮(A、B、C，截自同一块镀锌铁皮)，分别量出它们的长度与宽度。2用电子天平分

3、别称量三块镀锌铁皮(A、B、C)的质量。3将镀锌铁皮 A 放入烧杯中，加入 40 mL 14 稀硫酸。反应时用玻璃棒小心翻动镀锌铁皮，- 2 -使铁皮两边锌镀层都充分反应。到反应速率突然减小时(产生气泡的速率变得极慢)，立即将未反应的铁片取出，用自来水冲洗掉附着的酸液。4将铁片放在石棉网上，用酒精灯小火烘干，冷却后用电子天平称量。5分别用镀锌铁皮 B、C 重复进行实验步骤 3、4。6根据实验所得数据，求出镀锌铁皮的锌镀层厚度。思考 2：为何将铁片小火烘干而不能高温烘干？提示 因铁在高温时易被空气中的氧气氧化。若烘干时温度过高，会有部分铁转化为氧化物而使铁片质量增大，导致实验结果偏小。点拨一、镀

4、锌铁皮锌镀层厚度的测定方案设计1利用电化学腐蚀原理将一定长度、宽度和质量的镀锌铁片放入 6 molL1 的盐酸中形成原电池，锌被反应掉，通过观察产生 H2的速率判断锌完全溶解，洗净、烘干，用电子天平称其质量，则反应前( m1)与反应后( m2)镀锌铁皮的质量差就是锌镀层的质量( m1 m2)。2利用锌与铁的性质不同进行测量锌与铝类似，溶于强碱溶液中 Zn2NaOH2H 2O=Na2Zn(OH)4H 2，而铁不与强碱反应，通过称量反应前后铁皮的质量，求出两者的质量差，该质量差就是锌镀层的质量。利用方案 1 或方案 2 所求锌镀层的质量求锌镀层的厚度：h ( 密度， S表面积)m1 m22 S特别

5、提示 方案 1、方案 2 只是测锌镀层厚度的两种方法，还有几种供师生参考：方案 3：氨水法利用锌溶于氨水而铁不溶于氨水而设计。方案 4：利用锌的化合物的两性求出 m(Fe)，再推算求出 m(Zn)。点拨二、实验测定的注意事项1测定步骤截 取 镀 锌 铁 皮- 3 -称 量 镀 锌 铁 皮 质 量 电 子 天 平 的 使 用与 稀 硫 酸 反 应 除 去 锌 镀 层 原 电 池 原 理 、 反 应 终 点 判 断烘 干 称 量 铁 皮 质 量 电 子 天 平 的 使 用重 复 实 验数 据 记 录 处 理 平 均 值 法2实验注意事项(1)锌在酸中完全溶解后，产生氢气的速率由快迅速转慢，准确判断

6、锌完全反应是本实验最重要的一环。若判断过早则会使锌未完全溶解；若过迟会使铁部分溶解，都会增加实验误差。(2)为精确测量镀锌铁片反应前后的质量，应使用电子天平。因电子天平属精密仪器，要小心使用防止损坏。(3)电子天平要准确读数：由于电子天平精密度高，稍有影响(比如对着它大声说话)都有可能使它的读数发生变化。所以要等在不受外界影响的情况下，天平显示数据稳定下来后再读数。(4)要及时记录数据：数据对定量分析实验是至关重要的。如果前面有任何一处数据忘记记录，都会使后续实验丧失意义。点拨三、水果中维生素 C 含量的测定1基本原理(1)维生素 C：存在：不少蔬菜、水果中含有丰富的维生素 C。结构及性质：维

7、生素 C 又称抗坏血酸，结构简式为 ，具有强还原性：在酸性溶液中，维生素 C 将 I2还原为 I ，利用这一反应，可以测定果汁中维生素 C 的含量。(2)测定原理：用医用维生素 C 片配制一定浓度 a mgL1 的维生素 C 标准溶液。向一定体积的维生素标- 4 -准溶液中滴加稀碘水，用淀粉溶液作指示剂，至加入碘水溶液呈蓝色且半分钟内不褪色为止，记录加入碘水的体积( V1)。在相同体积的果汁中，用淀粉溶液作指示剂，滴加相同浓度的碘水，记录溶液显蓝色且半分钟内不褪色时消耗碘水的体积( V2)。则水果中维生素 C 的含量为 a。V2V12实验记录与结论(1)配制维生素 C 标准溶液：将 5 片 1

8、00 mg 的维生素 C 药片投入盛有 50 mL 蒸馏水的烧杯中，用玻璃棒碾压加速溶解，再转移到 250 mL 容量瓶中，稀释至刻度。(2)准备果汁样品：取 50 mL 橙汁，过滤后备用。(3)维生素 C 片中维生素 C 含量的测定：移取中所配溶液 20 mL 于锥形瓶中，加入 1 mL 0.1 molL1 盐酸，再加 12 mL 淀粉溶液，用 0.010 molL1 碘水溶液滴定，直到溶液显蓝色且半分钟内不褪色。重复操作两次，记录数据。(4)果汁中维生素 C 含量的测定：移取中所配溶液 20 mL 于锥形瓶中，加入 1 mL 0.1 molL1 盐酸，再加 12 mL 淀粉溶液，用 0.0

9、10 molL1 碘水溶液滴定，直到溶液显蓝色且半分钟内不褪色。重复操作两次，记录数据。(5)实验数据处理。典例剖析“白铁皮”指镀锌的铁皮，具有较强的耐腐蚀性，是生产中常用的金属材料之一。镀锌层犹如铁皮的保护层，这层膜的厚度及均匀度也成了判断镀层质量的重要指标。某研究性学习小组为了测定镀锌铁皮的厚度，设计了下面的实验方案：方案一：取三块镀锌铁皮(A、B、C，截自同一块镀锌铁皮)，将镀锌铁皮 A 放入烧杯中，加入 40 mL 6 molL1 盐酸，反应时用玻璃棒小心翻动镀锌铁皮，待锌镀层反应完全时，立即将未反应的铁皮取出，洗涤、小心烘干、称量。将 B、C 重复上面的实验。(1)锌镀层完全反应的标

10、志是_。(2)如何检验铁片已经洗净？_。(3)该小组的实验数据记录及数据处理如下，完成下列表格。(锌的密度为 7.14 g/cm3)数据记录 数据处理镀锌 长度 宽度 镀锌 铁皮 锌镀层厚度 锌镀层平均- 5 -铁皮 /cm /cm 铁皮质量/g质量/g (单侧)/cm 厚度(单侧)/cmA 5.00 4.90 4.460 4.313 4.201104B 5.10 5.00 4.421 4.267 4.229104C 5.20 5.00 4.640 4.467 4.660104本实验中产生误差的地方可能有哪些？(任意列举两种)_、_。方案二：已知锌与强碱溶液反应的离子方程式为 Zn2OH 2H

11、 2O=Zn(OH)42 H 2。某同学按下图装置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 cm2、质量为 m g 的镀锌铁皮放入 6 molL1 NaOH 溶液中。回答下列问题。(4)装置中导管 a 的作用是_。(5)检查气密性，将药品和水装入各仪器中，连接好装置后，需进行的操作还有：记录 C的液面位置；待 B 中不再有气体产生并恢复至室温；由 A 向 B 中滴加足量 NaOH 溶液；上下移动 C，使干燥管和 C 中液面相平。上述操作的顺序是_(填序号)。(6)实验前后碱式滴定管中液面读数分别为 V1 mL、 V2 mL(实验条件下的气体摩尔体积为 Vm Lmol1 )。则镀锌

12、铁皮的厚度为_cm。(写出数学表达式)解析 本题考查化学实验的设计、分析与评价。(1)当锌镀层完全反应后就是铁与盐酸反应，前后反应速率不同，产生气泡的速率明显变化。(2)从溶液中取出的铁片必然带有盐酸及其盐，当洗净时也就是不再含有盐酸及其盐，所以检验铁片是否洗净就是检验氯离子，也可检验其酸性。(3)由三组所列锌镀层厚度数据来看，第三组数据与另两组有较大差距，应舍去，前两组数据取平均值得 4.215104 cm；本实验中产生误差的地方可能有：长度和宽度的测量，质量- 6 -的称量，恰好反应的判断，反应后铁皮的洗涤是否干净、烘干是否彻底等。(4)随着分液漏斗内的液体不断流下，其内部压强变小，不利于

13、液体流下，故 a 起到平衡气压，保证 NaOH 溶液能顺利滴下的作用。(5)本实验的关键是测量气体的体积。根据此装置的原理，应两次记录 C 中的读数，取其差值就是所得气体的体积，所以正确的操作顺序应为。(6)V(H2)( V2 V1) mL， n(Zn) n(H2)( V2 V1)/(1 000Vm) mol， m(Zn)65 gmol1 n(Zn)，锌的密度是 7.14 gcm3 ， V(Zn) ，由于铁片表面有上、m（ Zn）7.14 gcm 3下两层，所以每一层的厚度 h ，代入即得答案。V（ Zn）2Scm2答案 (1)产生气泡的速率突然减小(2)取最后一次洗涤液，加入 AgNO3溶液

14、，若无白色沉淀生成，则铁片已洗净(或用玻璃棒蘸取最后一次洗涤液，滴在蓝色石蕊试纸上，若不变红色，则铁片已洗净)(3)4.215104 镀锌铁皮长、宽测量；反应前后铁皮质量称量；终点判断；反应后铁皮洗涤；铁皮烘干程度(任选两个作答即可)(4)使分液漏斗和锥形瓶内气压相同，以便于 NaOH 溶液能顺利滴下(5)(6)hV2 V11 000 Vm652S7.14跟踪训练某同学为探究不同水果中维生素 C 的含量，根据维生素 C 的水溶液能够使高锰酸钾溶液褪色的原理，自己设计了如下实验：用榨汁机分别榨出水果甲和水果乙的汁液 A 和汁液 B；将两种新鲜的汁液分别倒入两个洁净、干燥的小烧杯中；取 2 支洁净

15、、干燥的小试管，分别注入汁液 A 和汁液 B 各 1 毫升；取 2 支滴管，分别吸取较浓的高锰酸钾溶液逐滴地滴入 2 支小试管中，边滴、边振荡、边观察，直至高锰酸钾溶液的颜色不能褪去时为止，记录此时所用高锰酸钾溶液的滴数。请分析作答：(1)不同滴管的一滴试剂的体积是不同的，因此实验步骤_有可能增大实验误差，为了便于准确地比较，应当_。(2)按修正后的实验步骤操作，如果滴入汁液 A 中的高锰酸钾溶液滴数比滴入汁液 B 中的多，- 7 -则水果甲中维生素 C 的含量比水果乙中的_。 (3)修正后的实验方案与课本上的相比，创新之处是_。 (4)写出一种维生素 C 含量较高的水果或蔬菜：_。 解析 (

16、1)本实验是通过滴入高锰酸钾的滴数来确定维生素 C 含量的高低，所以要求每一滴的量要相等，不然就没有可比性了，因此是不准确的，不能选择不同的滴管，有可能会增加实验误差，应该使用同一支滴管来做实验。(2)高锰酸钾溶液的颜色是紫色，维生素 C 可以使高锰酸钾溶液褪色，在试管中加入等量的水果汁，再滴加高锰酸钾溶液，滴入得越少，说明水果汁中含的维生素 C 越低，反之越高。(3)课本上是先向试管中加入等量的高锰酸钾溶液，再加水果汁。改进以后，先加等量的水果汁，再向其中滴高锰酸钾溶液，使操作更简便。(4)维生素 C 含量较高的水果或蔬菜有猕猴桃，其次是橙子、橘子，还有黄瓜、西红柿等。答案 (1) 使用同一(支)滴管吸取高锰酸钾(2)多(3)先加等量的水果汁，再向其中滴高锰酸钾溶液(使操作更简便)(4)猕猴桃(其他合理答案均可)