Question

金屬材料在生活、生產、科技等方面普遍使用．
（1）我縣某企業因經營不善而停工，一年多來，許多機械設備上已銹跡斑斑．晴晴同學將設備上一枚生銹的鐵螺絲放入足量的稀鹽酸中，觀察到鐵銹逐漸消失，該反應的化學方程式為

 

；一段時間后，又觀察到鐵釘表面有氣泡產生，寫出產生氣泡的化學方程式

 

；晴晴結合學過的化學知識，向留守的管理人員提出了一些防止機械設備進一步銹蝕的建議，請寫出一條晴晴的建議：

 

．
（2）鈦（Ti）是航天航空、化工等方面的重要金屬材料，被稱為“21世紀的金屬”．工業上用鎂在高溫下與TiCl₄反應制取，化學方程式為：TiCl₄+2Mg

高溫  .

Ti+2MgCl₂．反應說明金屬鈦的活動性比鎂

 

（填“強”或“弱”）．
（3）黃銅為銅鋅合金，用途極為廣泛，可用于制造供排水管、獎章、波紋管、蛇形管、冷凝管、彈殼及各種形狀復雜的沖壓制品、小五金件等．小華同學從家里帶來了黃銅碎片，準備與同學們一起來測量其中的銅含量．他們決定先測定黃銅與酸反應產生的氫氣的量，再計算．

①小華用設計出的上圖A方案測定：先稱量黃銅樣品、錐形瓶及稀硫酸的質量，黃銅樣品放入錐形瓶并倒入稀硫酸，待反應完畢后再測錐形瓶和反應后混合物的總質量，反應前后總質量差為產生氫氣的質量．寫出該反應的化學方程式：

 

．
②小海對小華的設計提出質疑后，在上述方案中的錐形瓶上加一裝有干燥劑的干燥管，測定反應前后裝置的質量差．請你說明小海質疑的理由是：

 

．
③晴晴通過思考后，覺得他們的方案由于產生氫氣質量小，在天平上稱量誤差都較大，于是晴晴設計（如上圖C）的方案．取了1.0g黃銅，加入足量的稀硫酸后，在量筒中收集到了111mL的水．已知該條件下氫氣的密度為0.09g/L，請計算該黃銅中銅的質量分數（計算結果保留一位小數）．

Answer 1

分析：（1）根據Fe₂O₃、Fe能與鹽酸反應去分析；
（2）根據金屬活動順序表中前邊的金屬能把后邊的金屬置換出來；
（3）①Zn能與稀硫酸反應；②根據實驗過程分析；③根據排出水的體積等于生成氣體的體積去計算．

解答：解：（1）因為Fe₂O₃會與鹽酸反應，所以當把一枚生銹的鐵螺絲放入足量的稀鹽酸中時，觀察到鐵銹逐漸消失，當表面的鐵銹消耗完后，露出來的鐵又繼續與鹽酸反應生成氫氣，所以觀察到鐵釘表面有氣泡產生．防止鐵生銹有多種方法，如：保持鐵制品干燥；鐵制品表面刷油漆等．
故答案為：Fe₂O₃+6HCl═2FeCl₃+3H₂O、Fe+2HCl═FeCl₂+H₂↑       保持鐵制品表面干燥（其他合理答案均可）
（2）金屬活動順序表中前邊的金屬會把后邊的金屬置換出來，因為鎂能把鈦置換出來，所以鈦沒有鎂活潑．
故答案為：弱
（3）①鎂會與稀硫酸反應，故答案為：Zn+H₂SO₄═ZnSO₄+H₂↑②因為當清漆逸出來的同時，水蒸氣也會隨氫氣逸出來，所以前后兩次質量差也包含氫氣所帶出的水蒸氣的質量．
故答案為：反應過程中有水蒸氣隨著氫氣逸出
③解：設黃銅中鋅的質量為x，則
m（H₂）=0.09g/L×0.111L=9.99×10^-3g
Zn+H₂SO₄═ZnSO₄+H₂↑
65              2
x               9.99×10^-3
解得x=

65

2

×9.99×10^-3=0.325g
所以Cu的質量=1.0g-0.325g=0.675g
所以該黃銅中銅的質量分數為67.5%
答：黃銅中銅的質量分數為67.5%．

點評：當氣體不溶于水時，可以利用排出水的體積等于生成氣體的體積去計算．