Question

金属材料在生活、生产、科技等方面普遍使用．
（1）我市某企业因经营不善而停工，一年多来，许多机械设备上已锈迹斑斑．乐乐同学将设备上一枚生锈的铁螺丝放入足量的稀盐酸中，观察到铁锈逐渐消失，该反应的化学方程式为

Fe₂O₃+6HCl═2FeCl₃+3H₂O

；一段时间后，又观察到铁钉表面有气泡产生，写出产生气泡的化学方程式

Fe+2HCl═FeCl₂+H₂↑

；乐乐结合学过的化学知识，向留守的管理人员提出了一些防止机械设备进一步锈蚀的建议，请写出一条乐乐的建议：

保持铁制品表面干燥（其他合理答案均可）

．
（2）钛（Ti）是航天航空、化工等方面的重要金属材料，被称为“21世纪的金属”．工业上用镁在高温下与TiCl₄反应制取，化学方程式为：TiCl₄+2Mg

高温  .

Ti+2MgCl₂．该反应说明金属钛的活动性比镁

弱

（填“强”或“弱”）．
（3）黄铜为铜锌合金，用途极为广泛．小华同学从家里带来了黄铜碎片，准备与同学们一起来测量其中的铜含量．他们决定先测定黄铜与酸反应产生的氢气的量，再计算．

①小华用设计出的上图A方案测定：
Ⅰ．称量黄铜样品、锥形瓶及稀硫酸的质量．
Ⅱ．黄铜样品放入锥形瓶并倒入稀硫酸．
Ⅲ．待反应完毕后再测锥形瓶和反应后混合物的总质量，反应前后总质量差为产生氢气的质量．
②小海对小华的设计提出改进建议：在上述方案中的锥形瓶上加一装有干燥剂的干燥管，测定反应前后装置的质量差．请你说明小海进行改进的理由是：

反应过程中有水蒸气随着氢气逸出

．
③欢欢同学为了测定黄铜样品组成，取四份样品分别加稀硫酸反应，其实验数据记录如下表．

样品	第1份	第2份	第3份	第4份
取样品质量（g）	50.0	50.0	50.0	50.0
取稀硫酸质量（g）	40.0	80.0	120.0	160.0
产生气体质量（g）	0.4	0.8	1.0	1.0

试计算：
Ⅰ．经分析，在第1份样品测得的数据中，

硫酸

（填物质名称）完全反应了．
Ⅱ．请在图C中画出在50.0g样品中加稀硫酸的质量与产生气体质量变化关系的示意图．
Ⅲ．试计算黄铜屑样品中的锌的质量分数．（写出计算过程．计算结果保留一位小数）．

Answer 1

分析：（1）螺丝钉表面是铁锈主要成分是三氧化二铁，放入盐酸后后首先是铁锈反应，铁锈完全反应后铁再和盐酸反应产生气泡，根据铁的生锈条件判读防锈的方式．
（2）根据镁、钛的置换关系，判断两种金属的活动性强弱；
（3）②依据生成氢气的同时容易带走少量的水蒸气分析加干燥管的原因；
I．第一份和第二份比较可以发现，当硫酸的质量增加时，气体的质量也在增加，说明第一份中金属没有完全反应，也说明硫酸完全反应．
II．找出起点，最大值，曲线的走势绘制图象即可．
III．比较第三份和第四份可以发现，当硫酸的质量增加时，气体的质量保持不变，说明合金完全反应放出气体的质量是1克．然后写出化学方程式并计算锌的质量和H₂SO₄的质量．

解答：解：（1）因为Fe₂O₃会与盐酸反应，所以当把一枚生锈的铁螺丝放入足量的稀盐酸中时，观察到铁锈逐渐消失，当表面的铁锈消耗完后，露出来的铁又继续与盐酸反应生成氢气，所以观察到铁钉表面有气泡产生．方程式为：Fe₂O₃+6HCl═2FeCl₃+3H₂O、Fe+2HCl═FeCl₂+H₂↑，防止铁生锈有多种方法，如：保持铁制品干燥；铁制品表面刷油漆等．
（2）金属活动顺序表中前边的金属会把后边的金属置换出来，因为镁能把钛置换出来，所以钛没有镁活泼．
（3）②因为当氢气逸出来的同时，水蒸气也会随氢气逸出来，所以前后两次质量差也包含氢气所带出的水蒸气的质量．
③I第一份和第二份比较可以发现，当硫酸的质量增加时，气体的质量也在增加，说明第一份中金属没有完全反应，也说明硫酸完全反应．
II起点：当没有硫酸加入时，就没有气体的放出，因此起点是（0，0）；比较第一份和第二份可以发现，每加入40克硫酸，气体就会多放出0.4克，因此要想放出1.0克气体，需要加入硫酸的质量是100克，因此最高点是（100，1.0）；比较第一份和第二份可以发现，硫酸的质量和气体的质量的比值相等（斜率相同），所以图象是一条直线．

III比较第三份和第四份可以发现，当硫酸的质量增加时，气体的质量保持不变，说明合金完全反应放出气体的质量是1克，设参加反应的锌的质量为x．
设参加反应的锌的质量为x．
Zn+H₂SO₄═ZnSO₄+H₂↑
65              2
x               1.0 g

65

x

=

2

1.0g

x=32.5g       
∴黄铜屑样品中的锌的质量分数为  

32.5g

50g

×100%=65.0% 
答：黄铜屑样品中的锌的质量分数为65%．
故答案为：
（1）Fe₂O₃+6HCl═2FeCl₃+3H₂O；  Fe+2HCl═FeCl₂+H₂↑； 保持铁制品表面干燥（其他合理答案均可）
（2）弱；
（3）②反应过程中有水蒸气随着氢气逸出；
③Ⅰ．硫酸；
Ⅱ．

III．答：黄铜屑样品中的锌的质量分数为65%．

点评：此题是有关金属知识的考查题，题目中涉及的知识点以及应用较多，能够较好的对相关知识进行训练和考查；