2020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同步课时限时训练

2020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同步课时限时训练

课题二　镀锌铁皮锌镀层厚度的测定 ‎(时间：45分钟)‎ ‎1．镀锌铁皮的锌镀层被破坏后将在潮湿的空气中发生电化学腐蚀，相关描述正确的是(　　)‎ ‎ A．负极反应式为Fe－2e－===Fe2＋‎ ‎ B．负极反应式为Zn－2e－===Zn2＋‎ ‎ C．电子从铁流向锌 ‎ D．铁不但得不到保护，反而被腐蚀得更快 ‎ 解析　由于锌的金属活动性比铁强，因此，镀锌铁皮的锌镀层被破坏后在潮湿的空气中发生电化学腐蚀，锌为负极被腐蚀，能够继续保护铁。‎ ‎ 答案　B ‎2．欲往铁片上镀上一层锌，下面装置能实现的是(　　)‎ ‎ 解析　镀层金属锌作阳极，镀件金属铁片作阴极，只有C项符合条件。‎ ‎ 答案　C ‎3．在镀锌铁皮的锌镀层厚度的测定过程中，下列操作会导致测定结果偏高的是(　　)‎ ‎ A．过早判断反应终点 ‎ B．过迟判断反应终点 ‎ C．锌在酸中溶解后，铁皮未烘干就去称重 ‎ D．在测定铁皮的面积时测得面积比铁皮的实际面积大 ‎ 解析　过迟判断反应终点导致部分铁溶解，m1－m2偏大而引起结果偏高。过早判断反应终点、铁皮未烘干就去称重则使m1－m2偏小而引起结果偏低。‎ ‎ 答案　B ‎4．电子天平是定量分析中常用的精密仪器，下列关于电子天平的说法正确的是(　　)‎ ‎ A．电子天平操作方便、读数稳定、准确度高，不同型号的电子天平具有相同的精确度 - 9 -‎ ‎ B．电子天平是电子仪器，十分精密，不需要校准和调零 ‎ C．电子天平具有归零键，因此烧杯不洁净或者潮湿都不影响使用 ‎ D．天平使用时，要关上附近的窗户，不要撞击使用天平所在的桌面；读数时，侧门应关闭，防止气流影响称量 ‎ 解析　电子天平十分精密，不同型号的电子天平具有不同的精确度；使用时需要校准和调零；烧杯不洁净或者潮湿都不能用其称量。‎ ‎ 答案　D ‎5．为检验某病人血液中的含钙量，现取10 mL血液样品稀释后用草酸铵[(NH4)‎2C2O4]处理成草酸钙沉淀，将此沉淀溶于过量的稀硫酸中，然后用0.5 mol·L－1 KMnO4溶液滴定至终点(生成Mn2＋、CO2、H2O)，恰好消耗1.6 mL，则该病人血液中含钙量为(　　)‎ A．‎2.4 g·L－1 B．‎8 g·L－1‎ C．‎6 g·L－1 D．‎12 g·L－1‎ 解析　设10 mL样品中含Ca2＋的物质的量为n，由题意可得关系式 ‎2KMnO4　～　‎5C2O　～ 5Ca2＋‎ ‎2　　　　　　　 5‎ ‎0.5 mol·L－1×1.6×10－‎3 L n 求得n＝2×10－3 mol，血液中的含钙量为＝‎8 g·L－1。‎ 答案　B ‎6．下列事实不能用电化学原理解释的是(　　)‎ ‎ A．铝片不用特殊方法保护 ‎ B．轮船水线下的船体上装一定数量的锌块 ‎ C．纯锌与稀硫酸反应时，滴入少量CuSO4溶液后速率增大 ‎ D．镀锌铁比镀锡铁耐用 ‎ 答案　A ‎7．下列实验操作会引起测定结果偏高的是(　　)‎ A．测定胆矾结晶水含量的实验中，晶体加热完全失去结晶水后，将盛试样的坩埚在空气中自行冷却 B．中和滴定用的锥形瓶加入待测液后，再加少量蒸馏水稀释 C．为了测定一种白色固体的质量，将药品放在托盘天平的右盘，砝码放在左盘，并需移动游码使之平衡 D．量取待测液的移液管用水洗后，没有用待测液润洗2～3次 解析　A选项，加热失去结晶水的CuSO4‎ - 9 -‎ 在空气中冷却时会吸收水分，从而使“失去结晶水后的硫酸铜”质量增大，即“硫酸铜晶体含有的结晶水”减小了，所以，测定出的结晶水含量会减小；B选项，无影响，因为这不会引起待测液的物质的量的变化；C选项，实际上，“白色固体质量”＋“游码读数”＝“砝码读数”，但测定结果仍是“游码读数”＋“砝码读数”，所以，测定结果偏高；D选项，待测液被稀释，在中和滴定中测得的是稀释后的浓度，所以，测定结果偏低。‎ 答案　C ‎8．利用维生素C能使淀粉碘溶液褪色的性质，通过实验(如图所示)比较加入苹果汁和橙汁的多少来确定它们中维生素C含量的多少。要得出正确结论，在实验时需要控制的条件是(　　)‎ ‎ A．实验时必须向两烧杯中同时滴加液体 ‎ B．淀粉碘溶液的体积和浓度必须相等 ‎ C．胶头滴管滴出的果汁的滴数必须相等 ‎ D．胶头滴管滴出的每滴果汁的体积不用相等 ‎ 解析　因为要比较加入苹果汁和橙汁的多少来确定它们中维生素C含量的多少，所以不必同时加入，滴数也不必相等，但碘的量要相等，每滴果汁的体积也必须相等才能进行比较。‎ ‎ 答案　B ‎9．用如图所示装置测定水中氢、氧元素的质量比，化学反应方程式为CuO＋H2Cu＋H2O。其方法是分别测定通氢气前后玻璃管的质量差和U形管的质量差，实验测得m(H)∶m(O)＞1∶8。下列对导致这一结果的原因的分析中，一定错误的是(　　)‎ A．Ⅰ、Ⅱ装置之间缺少干燥装置 B．CuO没有全部被还原 C．Ⅱ 装置中玻璃管内有水冷凝 - 9 -‎ D．Ⅲ装置之后缺少干燥装置 解析　通氢气前后玻璃管的质量差为反应的CuO中O的质量，反应前后U形管的质量差为反应生成的水的质量。Ⅰ、Ⅱ装置之间没有干燥装置，则使Ⅰ中反应带出的水蒸气进入U形管使水的质量增大，则H质量增加，导致m(H)∶m(O)＞1∶8。若Ⅱ装置有水冷凝，则使测得的水的质量减小，设冷凝水质量为m，则H质量减小m/9，但Ⅱ装置质量增加m，即测得O质量减小m，由于m(H)∶m(O)＝1∶8，若设m(H)＝n，则m(O)＝8n，则测得的＝＝＋＞，因此测得m(H)∶m(O)＞1∶8。Ⅲ装置后缺少干燥装置，会导致CaCl2吸收空气中的水蒸气，导致测得水的质量增加，m(H)∶m(O)＞1∶8。只有B中CuO没有被完全还原，则对m(H)∶m(O)的测定没有影响，因此一定错误。‎ 答案　B ‎10．某同学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、质量为m1的镀锌铁皮放入6 mol·L－1 HCl溶液中，当气泡产生速率显著减小时，用水冲洗，烘干后称量，得到质量为m2。下列说法错误的是(　　)‎ ‎ A．当铁皮产生气泡速率减慢时，立即取出铁皮，不冲洗就用酒精灯加热烘干，铁皮可能继续与残留的酸反应，导致实验结果偏高 ‎ B．实验过程中产生气泡的速率先慢，然后逐渐加快，再显著减缓，这是原电池和温度共同影响的结果 ‎ C．锌和铁在酸溶液中形成原电池，外电路中电流从铁流向锌 ‎ D．设锌镀层单侧厚度为h，锌的密度为ρ，则h＝ ‎ 解析　锌和铁在酸性溶液中形成原电池，锌为负极，铁为正极，故外电路电流从正极(Fe)流向负极(Zn)。因为镀锌铁皮是双面镀锌，故锌层的总体积V＝2hS，所以h＝，D选项错误。‎ ‎ 答案　D ‎11．锌的金属活动性比铁________，如果镀锌铁皮的锌镀层被破坏，将在潮湿的空气中发生________腐蚀。残留的锌镀层作为原电池的________，锌先被腐蚀。将镀锌铁皮放到酸中时，电极反应为：负极：________________，正极：________________，待锌在酸中完全溶解后，产生氢气的速率显著________，由此判断锌镀层是否反应完全。称量与酸反应前后的铁皮的质量(分别为m1、m2)，则m1－m2就是________的质量，设锌的密度为ρ，则锌镀 - 9 -‎ 层的总体积为V＝________。若已知锌镀层单侧面积为S，锌镀层单侧厚度为h，则V＝________，故可得＝2hS，即h＝。‎ ‎ 答案　活泼　电化学　负极　Zn－2e－===Zn2＋　2H＋＋2e－===H2↑　变慢　锌镀层　　2hS ‎12．某学生欲测定味精中食盐的含量。‎ ‎(1)下面是该学生所做的有关实验步骤，请填写所缺的实验步骤②和④。‎ ‎①称取某品牌的袋装味精样品‎5.0 g，并溶于蒸馏水。‎ ‎②______________________________________________________________。‎ ‎③过滤。‎ ‎④______________________________________________________________。‎ ‎⑤将沉淀烘干、称量，测得固体质量为‎2.9 g。‎ ‎(2)根据上述实验步骤回答下列有关问题：‎ ‎①过滤操作所需要的仪器有______________________________________。‎ ‎②检验沉淀是否洗净的方法是_______________________________________‎ ‎________________________________________________________________。‎ ‎③烘干沉淀应采取的方法是________。‎ A．低温烘干 B．高温烘干 C．利用太阳能烘干 ‎④若味精包装上标注：“谷氨酸钠含量≥80%，NaCl含量≤20%”，则此样品是否符合产品标示的质量分数________(填“符合”或“不符合”)。‎ ‎(3)若有甲、乙两学生分别做了这个实验，甲学生认真地做了一次实验，就取得了实验数据；乙学生认真地做了两次实验，取两次数据的平均值作为实验的测定数据，你认为哪一位学生的方法更合理？请简述你的理由。‎ 解析　(1)本题实验目的为测定NaCl的含量，显然以测定Cl―最好，所以考虑将氯化钠转化为氯化银沉淀来进行测定。‎ ‎(2)理解过滤、沉淀洗涤等基本操作。③中AgCl见光受热易分解，所以应在低温下烘干。‎ ‎④‎2.9 g AgCl相当于‎1.18 g NaCl，所以所测得样品中NaCl的质量分数为23.6%，因此不符合标示的质量分数。‎ ‎(3)定量实验中都要重复测定2～3次，再计算平均值，以排除偶然因素造成的实验误差，所以乙同学更合理。‎ 答案　(1)②加入足量用稀硝酸酸化的硝酸银溶液，使沉淀完全 ④用蒸馏水反复洗涤沉淀多次 ‎(2)①烧杯、漏斗、铁架台(带铁圈)、玻璃棒 ‎②取少许最后一次洗出液，向其中加入稀盐酸，若无沉淀或浑浊出现，证明沉淀已洗净 - 9 -‎ ‎③A　④不符合 ‎(3)乙学生更合理。定量测定时，只有多次重复实验才能排除偶然因素，使实验误差控制在允许范围之内。‎ ‎13．卷心菜中含有丰富的维生素C，维生素C在酸性溶液中能被碘氧化。某实验小组通过如下实验对卷心菜中维生素C的含量进行测定。‎ ‎ 第一步：配制维生素C标准溶液。将5片100 mg的维生素C药片碾碎、溶解，配成250 mL标准溶液。‎ ‎ 第二步：制取卷心菜汁。取‎50 g新鲜的卷心菜，捣烂，加水充分搅拌，用如图所示装置抽滤制得卷心菜汁50 mL。‎ ‎ 第三步：标准溶液中维生素C含量的测定。移取20.00 mL维生素C标准溶液于锥形瓶中，加入1 mL 0.1 mol·L－1盐酸酸化，加入2滴淀粉试液作指示剂，用0.010 mol·L－1碘水滴定到终点，记录消耗碘水的体积。重复上述操作两次，消耗碘水的平均体积为V1。‎ ‎ 第四步：卷心菜汁中维生素C含量的测定。移取20 mL卷心菜汁于锥形瓶中，加入1 mL 0.1 mol·L－1盐酸酸化，加入2滴淀粉试液作指示剂，用0.010 mol·L－1碘水滴定到终点，记录消耗碘水的体积。重复上述操作两次，消耗碘水的平均体积为V2。‎ ‎ (1)与过滤相比，抽滤的优点是________。抽滤所用的滤纸应略________(填“大于”或“小于”)布氏漏斗内径，将全部小孔盖住。‎ ‎ (2)移取20.00 mL待测液选用的仪器是________，滴定终点溶液的颜色呈________色。‎ ‎ (3)上述滴定过程滴定速度要快，否则将会使测得的维生素C的含量偏低，其可能的原因是____________________________________________‎ ‎ _____________________________________________________________。‎ ‎ (4)‎1 kg卷心菜中所含维生素C相当于________片上述维生素药片。(用含V1、V2的代数式表示)‎ ‎ 答案　(1)加快过滤速率　小于　(2)20 mL移液管或酸式滴定管　蓝 ‎ (3)维生素C被空气中的氧气氧化　(4) ‎14．白铁即镀锌铁皮，某学习小组的三位同学为了测定锌镀层的厚度，提出了各自的设计方案。‎ - 9 -‎ ‎ Ⅰ.甲同学的方案是，先用盐酸将镀锌铁皮表面的锌反应掉，通过差量算出锌的质量，然后再由查得的锌的密度算出锌层的体积，最后由体积除以镀锌铁皮面积得锌层厚度。‎ ‎ (1)配制1 mol·L－1的盐酸100 mL，需取用36.5%(ρ＝‎1.81 g·cm－3)的盐酸________mL；配制过程中要用到的玻璃仪器除量筒、烧杯、玻璃棒外，还有____________________________________________________________。‎ ‎ (2)将相同大小、相同厚度的普通锌片和镀锌铁皮放入两支试管，各加入等量1 mol·L－1的盐酸，观察到镀锌铁皮比普通锌片与盐酸反应速率更快，产生此现象的原因是________________________________________；在翻动横放在烧杯中的镀锌铁皮时，发现溶液上方的锌层变薄的速率比下方的锌层快得多，其原因可能是_________________________________________‎ ‎ _____________________________________________________________。‎ ‎ (3)判断镀锌铁皮表面锌恰好反应的现象是_______________________。‎ ‎ Ⅱ.乙同学的意见及方案。‎ ‎ (1)意见：因为难以避免铁会反应，所以甲同学测出锌的厚度会________(填“偏大”或“偏小”)。‎ ‎ (2)方案：通过查阅资料，知道Zn(OH)2既可以与酸反应又可以与碱反应，于是设计了如下方案：‎ ‎ ‎ 步骤③的操作是________；若使用的镀锌铁片的质量为‎28.156 g，最后称得灼烧后固体的质量为‎40.000 g，镀锌铁皮长‎5.10 cm，宽‎5.00 cm，锌的密度ρ＝‎7.14 g·cm－3，则锌镀层的厚度为________cm。 ‎ ‎ Ⅲ.丙同学查得Fe(OH)2、Zn(OH)2开始沉淀的pH分别为6.5和5.6，认为也可以用容量法(即滴定法)检测且准确度更高。该方法的要点是：准确称取m g白铁，加入过量c mol·L－1的盐酸b mL，再用标准NaOH溶液滴定过量的盐酸，为了防止生成沉淀，应选用的指示剂是________(选择序号)。 ‎ ‎ a．酚酞　　　　b．石蕊　　　　c．甲基橙 ‎ ‎ - 9 -‎ 解析　Ⅰ.(1)是对一定物质的量浓度溶液配制的考查；(2)是对镀锌铁皮锌镀层的厚度测定实验过程有关“异常”现象的解释。镀锌铁皮比普通锌片与盐酸反应速率更快，与电化学腐蚀有关；而溶液上方的锌层变薄的速率比下方的锌层快得多，需要从上方的锌层与下方锌层所处环境的不同，考虑下方锌层反应产生的氢气泡对反应的影响。Ⅲ.丙同学则选用滴定法来进行实验，在用标准NaOH溶液滴定过量的盐酸时，为了防止生成沉淀，应选用在酸性范围变色的甲基橙为指示剂。‎ ‎ 答案　Ⅰ.(1)5.5　100 mL容量瓶、胶头滴管 ‎ (2)镀锌铁皮发生了原电池反应　下方的气泡阻止了酸液与锌层的接触 ‎ (3)产生气泡的速率明显下降 ‎ Ⅱ.(1)偏大　(2)过滤、洗涤　8.57×10－4‎ ‎ Ⅲ. c ‎15．维生素C是一种水溶性维生素(其水溶液呈酸性)，它的分子式是C6H8O6，人体缺乏这种维生素易得坏血症，所以维生素C又称抗坏血酸。维生素C易被空气中的氧气氧化。在新鲜水果、蔬菜、乳制品中都富含维生素C，如新鲜橙汁中维生素C的含量在500 mg·L－1左右。‎ ‎ 校课外活动小组测定了某品牌的软包装橙汁中维生素C的含量。下面是测定实验分析报告，请填写有关空白。‎ ‎ (1)测定目的：测定××牌软包装橙汁维生素C的含量。‎ ‎ (2)测定原理：C6H8O6＋I2―→C6H6O6＋2H＋＋2I－。‎ ‎ (3)实验用品及试剂：‎ ‎ ①仪器和用品(自选，略)。‎ ‎ ②试剂：指示剂________(填名称)，浓度为7.50×10－3 mol·L－1标准碘溶液、蒸馏水等。 ‎ ‎ (4)实验过程：‎ ‎ ①检验滴定管是否漏液，洗涤仪器，润洗后装好标准碘溶液待用。‎ ‎ ②打开橙汁包装，目测：颜色——橙黄色，澄清度——好。用________(填仪器名称)向锥形瓶中滴入40.00 mL待测橙汁，滴入2滴指示剂。‎ ‎ ③用左手控制滴定管的________(填部分)，右手摇锥形瓶，眼睛注视________________________，直到滴定终点，滴定终点的现象是_____________________________________________________________。 ‎ ‎ (5)数据记录与处理：请设计数据记录和数据处理的表格，不必填数据。若经数据处理，滴定中消耗标准碘溶液的体积是16.00 mL，则橙汁中维生素C的含量是________mg·L－1。 ‎ ‎ 解析　由于用碘溶液滴定，因而选用淀粉作指示剂；第(5)问考查数据处理能力，应取两次或三次数据的平均值，根据化学方程式知n(C6H8O6)＝n(I2‎ - 9 -‎ ‎)，所以维生素C的物质的量浓度为 mol·L－1‎ ‎ ‎1 L该橙汁中维生素C的含量为 ‎ ×176×103 mg·L－1＝528 mg·L－1。‎ ‎ 答案　(3)②淀粉溶液 ‎ (4)②酸式滴定管或移液管　③活塞　锥形瓶中溶液颜色变化和滴定管中液体滴下的速率　溶液变蓝色，且在半分钟内不褪色 ‎ (5)表格设计如下：‎ 滴定次数 待测液 体积/mL 标准碘溶液体积/mL 滴定前 刻度 滴定后 刻度 实际消 耗体积 平均值 ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎528‎ - 9 -‎