Question

【題目】同學們對金屬模塊的內容進行了歸納整理,并找了一些生活中常見的金屬制品進行了探究,請你回答下列問題:

(一)圖1是有關鐵元素的一些信息：

（1）鐵的相對原子質量為______，亞鐵離子的核外電子數應為_________；

（2）C圖應該是鐵元素在________(填“海洋中”或“地殼中”)的含量分布圖,人體中若缺少鐵元素易得________癥.

(二)同學們選取了硬幣若干(面值分別為一元、五角,一角)和書釘進行了如下探究:

（查閱資料）我國第四套人民幣的硬幣從1999年開始發行,一元幣為鋼芯鍍鎳(Ni),五角幣為鋼芯鍍銅合金,一角幣為鋁合金或不銹鋼，在選擇鑄造硬幣的材料時需要考慮的因素有________(寫一條即可).

探究實驗一、第一小組同學將一枚五角幣放在酒精燈火焰上灼燒片刻,發現表面變黑.

（猜想與假設）

Ⅰ.五角幣加熱變黑,是因為酒精不完全燃燒產生的_______附著在五角幣的表面；

Ⅱ.五角幣加熱變黑,是因為五角幣上的鍍銅與_____發生了化學反應.

（實驗驗證）用潔凈的干布擦一擦五角幣上的黑色物質,黑色物質不易被擦去；請你另取一枚五角幣設計實驗證明猜想Ⅰ是不成立的(簡述實驗操作及現象):__________.

（表達與交流）銅在空氣中加熱,發生反應的化學反應方程式為________.

探究實驗二、第二小組同學探究硬幣與酸的反應

分別取一元硬幣和一角(鋁合金)硬幣各一枚,放入小燒杯中,各加入5mL10%的稀鹽酸,如圖2所示,觀察現象:B燒杯中有很少量的氣泡產生；A燒杯中開始沒有明顯變化,過一段時間后開始有氣泡產生,產生氣泡的速率明顯比B中快.試回答下列問題:

（1）寫出儀器的用途__________.

（2）A燒杯中開始沒有明顯變化的原因可能是因為____________.

（3）已知:鎳能與稀鹽酸反應,生成可溶于水的正二價鎳的化合物,并放出氫氣,其反應沒有鐵與酸反應劇烈,鎳與稀鹽酸反應的化學方程式為______________.

探究實驗三、第三小組同學圍繞訂書釘開展實驗研究

（查閱資料）

訂書釘主要成分為鐵,其表面鍍了一種金屬,可能是鎂、鋁、鋅、銅中的一種:

（實驗研究）

（1）證明書釘主要成分是鐵,可采用的物理方法是__________.

（2）為探究書釘表面的金屬成分做了如下實驗:

①取一塊訂書釘(40根釘子)(如圖3甲所示),浸入酒精中,一段時間后能從訂書釘塊上取下一層膠水薄膜

②取上述訂書釘塊用棉花擦去酒精,并待酒精完全揮發后稱量其質量為13.4g

③將其放入圖3乙所示裝置,并在干燥管口用氫氣傳感器測量氫氣質量,同時記錄質量變化(如圖3丙所示,ml為天平示數,mH2為傳感器示數---即氫氣質量,已知干燥管中裝的干燥劑用于除去氣體中的水分)

④5.8分鐘時停止反應,取出裝置中剩余訂書釘,洗滌、干燥、稱量,剩余訂書釘質量為7.8g

（分析與結論）

（1）訂書釘表面涂膠水的目的主要是_________.

（2）請結合圖丙分析:

①圖丙中P點縱坐標X的值為________________.

②參加反應的金屬的總質量為_______g.

③根據丙圖可知訂書釘表面鍍的金屬應該比鐵________(填“活潑”或“不活潑”).

④請根據實驗數據分析訂書釘表面鍍的金屬應該是鎂、鋁、鋅、銅中的___________.

Answer 1

【答案】26 24 地殼中 貧血 金屬的硬度（或金屬耐腐蝕性或金屬的成本）（合理即可） 炭黑 氧氣 取一塊銅片放入小試管中并塞上橡皮塞，然后用酒精燈加熱，試管中銅片變黑。 2Cu + O2 2CuO 吸取和滴加少量液體 鋁表面有一層致密的氧化膜，鹽酸先與氧化膜反應，阻礙了鋁與稀鹽酸反應 Ni+2HCl=NiCl2+H2↑ 用磁鐵吸引訂書釘，發現訂書釘能被吸引 防止訂書釘生銹 0.18g 5.6g 活潑 Zn（或鋅）

【解析】

(一)：

（1）根據元素周期表提供的信息可知，左上角的數字表示原子序數，鐵的原子序數26；在原子中，原子序數=質子數=核外電子數，鐵原子核外有26個電子，形成亞鐵離子時失去了2個電子，亞鐵離子還有24個電子；

（2）根據圖示可知，鐵的含量為第四位，在地殼中鐵元素含量是第四位，C圖應該是鐵元素在地殼中的含量分布圖，缺鐵易患貧血；

（二）：

在選擇鑄造硬幣的材料時需要考慮的因素有：金屬的硬度、金屬耐腐蝕性、金屬的成本等；

探究實驗一：

Ⅰ.酒精不完全燃燒產生會產炭黑。五角幣加熱變黑，是因為酒精不完全燃燒產生的炭黑附著在五角幣的表面；

Ⅱ.銅與氧氣加熱反應生成黑色的氧化銅。五角幣加熱變黑，是因為五角幣上的鍍銅與氧氣發生了化學反應；

實驗驗證：用潔凈的干布擦一擦五角幣上的黑色物質,黑色物質不易被擦去；若證明猜想Ⅰ不成立，說明黑色物質不是酒精不完全燃燒產生的炭黑附著在五角幣的表面，可將五角幣加熱時，不與酒精燈的火焰接觸，觀察是否有黑色物質生成。具體操作及實驗現象為：取一塊銅片放入小試管中并塞上橡皮塞，然后用酒精燈加熱，試管中銅片變黑；

表達與交流：銅在空氣中加熱生成氧化銅,發生反應的化學反應方程式為：2Cu + O2 2CuO；

探究實驗二：

（1）a是膠頭滴管，用途是吸取和滴加少量液體；

（2）A燒杯中開始沒有明顯變化的原因可能是因為鋁表面有一層致密的氧化膜，鹽酸先與氧化膜反應，阻礙了鋁與稀鹽酸反應；

（3）鎳能與稀鹽酸反應,生成可溶于水的正二價鎳的化合物，并放出氫氣，鎳與稀鹽酸反應的化學方程式為：Ni+2HCl=NiCl2+H2↑；

探究實驗三：

實驗研究：（1）鐵能被磁鐵吸引。證明訂書釘主要成分是鐵,可采用的物理方法是用磁鐵吸引訂書釘，發現訂書釘能被吸引；

分析與結論：（1）鐵在潮濕的空氣中會發生銹蝕，訂書釘表面涂膠水能隔絕氧氣和水，目的主要是防止訂書釘生銹；

（2）①金屬與酸反應生成的氫氣全部逸出反應容器，樣品與酸反應減少的質量=213.4g-213.22g=0.18g，所以反應過程中產生氫氣的質量為0.18g，圖丙中P點縱坐標表示生成氫氣的質量，所以X的值是0.18g；

②反應過程中固體減少的質量=參加反應的金屬的總質量=13.4g-7.8g=5.6g

③根據丙圖可知，0→0.2分鐘不產生氫氣，可能是訂書釘表面有少量金屬氧化物會先與酸發生反應，0.2→1.7分鐘反應速度較快，1.7分鐘后反應的速度較慢，訂書釘中至少有兩種金屬產生氫氣產生，訂書釘主要成分為鐵,其表面鍍了一種金屬,可能是鎂、鋁、鋅、銅中的一種，銅不能與硫酸反應產生氫氣，書釘表面鍍的金屬應該是鎂、鋁、鋅中的一種，鎂、鋁、鋅都比鐵活潑，所以訂書釘表面鍍的金屬應該比鐵活潑；

④根據化學方程式Fe + H2SO4 = FeSO4 + H2↑可知，每56份質量的鐵會生成2份質量的氫氣；根據化學方程式Mg + H2SO4 = MgSO4 + H2↑可知，每24份質量的鎂會生成2份質量的氫氣；根據化學方程式2Al + 3H2SO4 = Al2(SO4)3 + 3H2↑可知，每18份質量的鋁會生成2份質量的氫氣；根據化學方程式Zn+ H2SO4 =ZnSO4 + H2↑可知，每65份質量的鋅會生成2份質量的氫氣，5.6g的訂書釘與酸反應生成0.18g的氫氣。所以相同質量的訂書釘表面鍍的金屬與足量酸反應產生的氫氣比鐵少，該金屬可能是Zn。