Question

18．金屬在工農業生產和日常生活中有著很重要的作用．請回答下列有關金屬的問題．

（1）鐵制品銹蝕的過程，實際上是鐵與空氣中的水、氧氣等發生化學反應的過程．
（2）某化學小組用一定量AgNO₃和Al（NO₃）₃的混合溶液進行了如圖1實驗，已知溶液甲呈藍色．
①向固體乙上滴加鹽酸時沒有（填“有”或“沒有”）氣泡產生．
②溶液甲中一定含有哪些溶質？（寫化學式）Al（ NO₃） ₃、Zn（ NO₃）₂、Cu（NO₃ ） ₂．
③請寫出該實驗過程中所發生反應的化學方程式．Zn+2AgNO₃=Zn（NO₃）₂+2Ag；Cu+2AgNO₃=Cu （NO₃） ₂+2Ag．
（3）某同學實驗結束時，為了回收含有CuSO₄、ZnSO₄、FeSO₄廢液中的有關金屬和鹽，設計了如圖2實驗方案，試回答：
Ⅰ．步驟①中鋅粉必須過量的原因是將廢液中的Cu²⁺和Fe²⁺全部置換出來．
Ⅱ．寫出步驟①中任一反應的化學方程式Zn+CuSO₄=ZnSO₄+Cu（或Fe+CuSO₄═Cu+FeSO₄）．
Ⅲ．要檢驗步驟④中加入的稀硫酸是否足量的方法取步驟④的濾渣于試管中，加入少量稀硫酸，若有氣泡產生，則酸不足量（或若無氣泡產生，則酸已足量）．．
（4）黃銅是銅和鋅的合金（Cu-Zn），可用來制造電器零件及日用品．為測定某黃銅樣品中銅的質量分數（不考慮黃銅中其他雜質），當向10g黃銅樣品粉末中加入98g稀硫酸時恰好完全反應，稱得燒杯中物質的質量為107.9g．請計算：
①反應生成氫氣的質量為0.1g．
②此黃銅樣品中銅的質量分數．

Answer 1

分析 （1）根據鐵的銹蝕實際是鐵與空氣中的水和氧氣共同作用的結果進行解答；
（2）根據在金屬活動性順序中，Al＞Zn＞H＞Cu＞Ag，氫前的金屬能與酸反應生成氫氣，位置在前的金屬能將位于其后的金屬從其鹽溶液中置換出來分析；
（3）Ⅰ加入過量的鋅會把溶液中的鐵與銅置換的更徹底一些．
Ⅱ步驟一中會發生兩個金屬與鹽溶液的反應．
Ⅲ步驟④中的酸是否足量主要看固體D中是否含有未反應的鋅．
（4）①根據黃銅的成分銅和鋅的性質可知，加入稀硫酸時，只有鋅與硫酸反應生成了硫酸鋅和氫氣，根據質量守恒定律可知，減少的質量就是生成的氫氣的質量；
②根據鋅與硫酸反應的方程式，由氫氣的質量可以求出鋅的質量，進而求出銅的質量和銅的質量分數．

解答 解：（1）鐵的銹蝕實際是鐵與空氣中的水和氧氣共同作用的結果；故填：水、氧氣；
（2）在金屬活動性順序中，Al＞Zn＞H＞Cu＞Ag，鋅與硝酸銀反應生成硝酸鋅和銀，銅與硝酸銀反應產生硝酸銅和銀，而鋁的活動性最強，所以不能發生反應，所以濾液中一定含有反應生成的硝酸鋅和沒有參加反應的硝酸鋁；又因為溶液甲呈藍色，說明濾液中還一定含有硝酸銅；
①因為有硝酸銅的存在，因此就不會有比銅活動性強的鋅剩余，因此過濾、洗滌后往固體乙中加入稀鹽酸，無氣泡產生；
②溶液甲中含有沒參加反應的硝酸鋁，反應產生的硝酸鋅，硝酸銅；
③該實驗過程中所發生反應的化學方程式有：鋅與硝酸銀反應生成硝酸鋅和銀，銅與硝酸銀反應生成硝酸銅和銀，反應的方程式分別為：Zn+2AgNO₃=Zn（NO₃）₂+2Ag；Cu+2AgNO₃=Cu （NO₃） ₂+2Ag．
故答案為：①沒有；
②Al（ NO₃） ₃、Zn（ NO₃）₂、Cu（NO₃ ） ₂；
③Zn+2AgNO₃=Zn（NO₃）₂+2Ag；Cu+2AgNO₃=Cu （NO₃） ₂+2Ag．
（3）Ⅰ因為只有加入過量的鋅才會把溶液中的鐵與銅置換的更徹底一些．
故答案為：將廢液中的Cu²⁺和Fe²⁺全部置換出來
Ⅱ在此過程中發生了鋅與硫酸銅和鐵與硫酸銅的反應．
故答案為：Zn+CuSO₄=ZnSO₄+Cu（或Fe+CuSO₄═Cu+FeSO₄）
Ⅲ步驟④中的酸是否足量主要看固體D中是否含有未反應的鋅，有則酸不足量，沒有則酸足量．
故答案為：取步驟④的濾渣于試管中，加入少量稀硫酸，若有氣泡產生，則酸不足量（或若無氣泡產生，則酸已足量）．
（4）根據質量守恒定律可知，生成的氫氣的質量為：98g+10g-107.9g=0.1g
（2）設樣品中Zn的質量為x．
Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑
65                          2
x                            0.1g
$\frac{65}{x}=\frac{2}{0.1g}$
x=3.25g
銅的質量分數為$\frac{10g-3.25g}{10g}$×100%=67.5%
答：（1）反應生成氫氣的質量為0.1g，（2）黃銅樣品中銅的質量分數為67.5%．

點評 本題難度不大，掌握金屬活動性順序的應用，解題時只要抓住反應過程中金屬與鹽溶液的反應實質，并結合相關的實驗過程就能順利解題．