Question

【题目】同学们对金属模块的内容进行了归纳整理,并找了一些生活中常见的金属制品进行了探究,请你回答下列问题:

(一)图1是有关铁元素的一些信息：

（1）铁的相对原子质量为______，亚铁离子的核外电子数应为_________；

（2）C图应该是铁元素在________(填“海洋中”或“地壳中”)的含量分布图,人体中若缺少铁元素易得________症.

(二)同学们选取了硬币若干(面值分别为一元、五角,一角)和书钉进行了如下探究:

（查阅资料）我国第四套人民币的硬币从1999年开始发行,一元币为钢芯镀镍(Ni),五角币为钢芯镀铜合金,一角币为铝合金或不锈钢，在选择铸造硬币的材料时需要考虑的因素有________(写一条即可).

探究实验一、第一小组同学将一枚五角币放在酒精灯火焰上灼烧片刻,发现表面变黑.

（猜想与假设）

Ⅰ.五角币加热变黑,是因为酒精不完全燃烧产生的_______附着在五角币的表面；

Ⅱ.五角币加热变黑,是因为五角币上的镀铜与_____发生了化学反应.

（实验验证）用洁净的干布擦一擦五角币上的黑色物质,黑色物质不易被擦去；请你另取一枚五角币设计实验证明猜想Ⅰ是不成立的(简述实验操作及现象):__________.

（表达与交流）铜在空气中加热,发生反应的化学反应方程式为________.

探究实验二、第二小组同学探究硬币与酸的反应

分别取一元硬币和一角(铝合金)硬币各一枚,放入小烧杯中,各加入5mL10%的稀盐酸,如图2所示,观察现象:B烧杯中有很少量的气泡产生；A烧杯中开始没有明显变化,过一段时间后开始有气泡产生,产生气泡的速率明显比B中快.试回答下列问题:

（1）写出仪器的用途__________.

（2）A烧杯中开始没有明显变化的原因可能是因为____________.

（3）已知:镍能与稀盐酸反应,生成可溶于水的正二价镍的化合物,并放出氢气,其反应没有铁与酸反应剧烈,镍与稀盐酸反应的化学方程式为______________.

探究实验三、第三小组同学围绕订书钉开展实验研究

（查阅资料）

订书钉主要成分为铁,其表面镀了一种金属,可能是镁、铝、锌、铜中的一种:

（实验研究）

（1）证明书钉主要成分是铁,可采用的物理方法是__________.

（2）为探究书钉表面的金属成分做了如下实验:

①取一块订书钉(40根钉子)(如图3甲所示),浸入酒精中,一段时间后能从订书钉块上取下一层胶水薄膜

②取上述订书钉块用棉花擦去酒精,并待酒精完全挥发后称量其质量为13.4g

③将其放入图3乙所示装置,并在干燥管口用氢气传感器测量氢气质量,同时记录质量变化(如图3丙所示,ml为天平示数,mH2为传感器示数---即氢气质量,已知干燥管中装的干燥剂用于除去气体中的水分)

④5.8分钟时停止反应,取出装置中剩余订书钉,洗涤、干燥、称量,剩余订书钉质量为7.8g

（分析与结论）

（1）订书钉表面涂胶水的目的主要是_________.

（2）请结合图丙分析:

①图丙中P点纵坐标X的值为________________.

②参加反应的金属的总质量为_______g.

③根据丙图可知订书钉表面镀的金属应该比铁________(填“活泼”或“不活泼”).

④请根据实验数据分析订书钉表面镀的金属应该是镁、铝、锌、铜中的___________.

Answer 1

【答案】26 24 地壳中 贫血 金属的硬度（或金属耐腐蚀性或金属的成本）（合理即可） 炭黑 氧气 取一块铜片放入小试管中并塞上橡皮塞，然后用酒精灯加热，试管中铜片变黑。 2Cu + O2 2CuO 吸取和滴加少量液体 铝表面有一层致密的氧化膜，盐酸先与氧化膜反应，阻碍了铝与稀盐酸反应 Ni+2HCl=NiCl2+H2↑ 用磁铁吸引订书钉，发现订书钉能被吸引 防止订书钉生锈 0.18g 5.6g 活泼 Zn（或锌）

【解析】

(一)：

（1）根据元素周期表提供的信息可知，左上角的数字表示原子序数，铁的原子序数26；在原子中，原子序数=质子数=核外电子数，铁原子核外有26个电子，形成亚铁离子时失去了2个电子，亚铁离子还有24个电子；

（2）根据图示可知，铁的含量为第四位，在地壳中铁元素含量是第四位，C图应该是铁元素在地壳中的含量分布图，缺铁易患贫血；

（二）：

在选择铸造硬币的材料时需要考虑的因素有：金属的硬度、金属耐腐蚀性、金属的成本等；

探究实验一：

Ⅰ.酒精不完全燃烧产生会产炭黑。五角币加热变黑，是因为酒精不完全燃烧产生的炭黑附着在五角币的表面；

Ⅱ.铜与氧气加热反应生成黑色的氧化铜。五角币加热变黑，是因为五角币上的镀铜与氧气发生了化学反应；

实验验证：用洁净的干布擦一擦五角币上的黑色物质,黑色物质不易被擦去；若证明猜想Ⅰ不成立，说明黑色物质不是酒精不完全燃烧产生的炭黑附着在五角币的表面，可将五角币加热时，不与酒精灯的火焰接触，观察是否有黑色物质生成。具体操作及实验现象为：取一块铜片放入小试管中并塞上橡皮塞，然后用酒精灯加热，试管中铜片变黑；

表达与交流：铜在空气中加热生成氧化铜,发生反应的化学反应方程式为：2Cu + O2 2CuO；

探究实验二：

（1）a是胶头滴管，用途是吸取和滴加少量液体；

（2）A烧杯中开始没有明显变化的原因可能是因为铝表面有一层致密的氧化膜，盐酸先与氧化膜反应，阻碍了铝与稀盐酸反应；

（3）镍能与稀盐酸反应,生成可溶于水的正二价镍的化合物，并放出氢气，镍与稀盐酸反应的化学方程式为：Ni+2HCl=NiCl2+H2↑；

探究实验三：

实验研究：（1）铁能被磁铁吸引。证明订书钉主要成分是铁,可采用的物理方法是用磁铁吸引订书钉，发现订书钉能被吸引；

分析与结论：（1）铁在潮湿的空气中会发生锈蚀，订书钉表面涂胶水能隔绝氧气和水，目的主要是防止订书钉生锈；

（2）①金属与酸反应生成的氢气全部逸出反应容器，样品与酸反应减少的质量=213.4g-213.22g=0.18g，所以反应过程中产生氢气的质量为0.18g，图丙中P点纵坐标表示生成氢气的质量，所以X的值是0.18g；

②反应过程中固体减少的质量=参加反应的金属的总质量=13.4g-7.8g=5.6g

③根据丙图可知，0→0.2分钟不产生氢气，可能是订书钉表面有少量金属氧化物会先与酸发生反应，0.2→1.7分钟反应速度较快，1.7分钟后反应的速度较慢，订书钉中至少有两种金属产生氢气产生，订书钉主要成分为铁,其表面镀了一种金属,可能是镁、铝、锌、铜中的一种，铜不能与硫酸反应产生氢气，书钉表面镀的金属应该是镁、铝、锌中的一种，镁、铝、锌都比铁活泼，所以订书钉表面镀的金属应该比铁活泼；

④根据化学方程式Fe + H2SO4 = FeSO4 + H2↑可知，每56份质量的铁会生成2份质量的氢气；根据化学方程式Mg + H2SO4 = MgSO4 + H2↑可知，每24份质量的镁会生成2份质量的氢气；根据化学方程式2Al + 3H2SO4 = Al2(SO4)3 + 3H2↑可知，每18份质量的铝会生成2份质量的氢气；根据化学方程式Zn+ H2SO4 =ZnSO4 + H2↑可知，每65份质量的锌会生成2份质量的氢气，5.6g的订书钉与酸反应生成0.18g的氢气。所以相同质量的订书钉表面镀的金属与足量酸反应产生的氢气比铁少，该金属可能是Zn。