Question

小明發現家中一枚戒指生滿了銅綠，他和同學利用這枚戒指展開了研究性學習．
【查閱資料】
①真金在空氣中不會生銹，生滿銅綠的“金戒指”材質為銅鋅合金；
②銅長期露置在潮濕的空氣中能生成銅綠，其主要成分是堿式碳酸銅[Cu₂（OH）₂CO₃]，堿式碳酸銅受熱易分解生成CuO、H₂O和CO₂．據上述資料可推知，堿式碳酸銅由

 

種元素組成．
【實驗探究】
將該枚生滿銅綠的戒指加入過量稀鹽酸中，有氣泡產生，溶液由無色逐漸變為藍綠色．
（1）小明認為：氣體中除了含有CO₂外，還可能含有的氣體是

 

．產生該氣體的化學反應方程式為

 

．
（2）小華認為藍綠色溶液中除含有氯化鋅外，還應該含有

 

、

 

．他取適量上述藍綠色溶液，加入光亮的鐵片，觀察到了現象：①

 

，②

 

，從而證實了自己的觀點．
（3）小娟取適量新制的FeCl₂溶液，加入鋅粒，一段時間后，溶液顏色變淺．發生反應的化學方程式為

 

．結合小華的實驗可推知：鐵、鋅、銅三種金屬的活動性由弱到強的順序是

 

．
（4）小明想進一步探究“金戒指”中銅元素的質量分數，取一枚同材質的“金戒指”，稱得質量為3.8g．在老師的指導下，將“金戒指”經濃硝酸氧化、堿化等步驟處理后，最終得到純凈的氧化銅，稱得質量仍然為3.8g（實驗過程中銅元素損失忽略不計）．則“金戒指”中銅元素的質量分數是多少？（寫出計算程）

Answer 1

分析：[查閱資料]根據化學反應前后元素種類不發生改變分析解答；
[實驗探究]（1）根據戒指的成分可以做出推斷；
（2）從戒指的成分和探究過程中加入過量的酸可知，溶液中還含有氯化銅和鹽酸，這兩種物質都能和鋅反應并伴隨不同的現象，可以據此解答；
（3）根據鋅和氯化亞鐵反應生成鐵和氯化鋅，鐵能置換氯化銅中的銅分析解答；
（4）根據3.8g氧化銅中的銅元素就等于金戒指中的銅元素的質量即單質銅的質量計算即可．

解答：解：[查閱資料]堿式碳酸銅受熱易分解生成CuO、H₂O和CO₂，這三種生成物中共含有四種元素；
[實驗探究]（1）戒指的成分中有鋅，故能和鹽酸反應放出H₂；鋅和稀鹽酸反應生成氯化鋅和氫氣；
（2）堿式碳酸銅能和鹽酸反應生成氯化銅，同時鹽酸是過量的，故藍色溶液中還含有CuCl₂ 、HCl等溶質；氯化銅和鋅反應能置換出紅色的銅，鹽酸和鋅反應放出氫氣，所以可以觀察到反應的現象是：①有氣泡產生②有紅色物質析出；
（3）鋅和氯化亞鐵反應生成鐵和氯化鋅，證明鋅比鐵活潑，又鐵能置換氯化銅中的銅，所以可得出Cu＜Fe＜Zn；
（4）氧化銅中的銅元素就等于金戒指中的銅元素的質量即單質銅的質量，3.8g氧化銅中銅元素的質量為3.8g×

64

64+16

×100%=3.04g；金戒指中銅元素的質量為3.04g，所以金戒指中銅元素的質量分數為

3.04g

3.8g

×100%=80%．
故答案：[查閱資料]②4；
[實驗探究]
（1）H₂；Zn+2HCl═ZnCl₂+H₂↑；
（2）CuCl₂；HCl（答案可互換）；①有氣泡產生②有紅色物質析出（溶液顏色變淺）（答案可互換）
（3）Zn+FeCl₂═ZnCl₂+Fe；Cu＜Fe＜Zn；（4）80%．

點評：本題從物質的元素組成，物質的化學性質，如何分析溶液的成分，物質的檢驗，金屬活動性順序的應用，化學計算等方面進行考查，容量大，難易程度成階梯上升，是一道很好的題．