Question

3．小明發(fā)現(xiàn)家中一枚戒指生滿了銅綠，他和同學(xué)利用這枚戒指展開了研究性學(xué)習(xí)．
[查閱資料]
①真金在空氣中不會生銹，生滿銅綠的“金戒指”材質(zhì)為銅鋅合金；
②銅長期露置在潮濕的空氣中能生成銅綠，其主要成分是堿式碳酸銅[Cu₂（OH）₂CO₃]，堿式碳酸銅受熱易分解生成CuO、H₂O和CO₂．據(jù)上述資料可推知，堿式碳酸銅由4種元素組成．
[實(shí)驗(yàn)探究]將該枚生滿銅綠的戒指加入過量稀鹽酸中，有氣泡產(chǎn)生，溶液由無色逐漸變?yōu)樗{(lán)綠色．
（1）小明認(rèn)為：氣體中除了含有CO₂外，還可能含有的氣體是氫氣．產(chǎn)生該氣體的化學(xué)反應(yīng)方程式為Zn+2HCl=ZnCl₂+H₂↑．
（2）小華認(rèn)為藍(lán)綠色溶液中除含有氯化鋅外，還應(yīng)該含有氯化銅、氯化氫．他取適量上述藍(lán)綠色溶液，加入光亮的鐵片，觀察到了現(xiàn)象：①有氣泡產(chǎn)生，②有紅色物質(zhì)析出，從而證實(shí)了自己的觀點(diǎn)．
（3）小娟取適量新制的FeCl₂溶液，加入鋅粒，一段時(shí)間后，溶液顏色變淺．發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為Zn+FeCl₂=ZnCl₂+Fe．結(jié)合小華的實(shí)驗(yàn)可推知：鐵、鋅、銅三種金屬的活動性由弱到強(qiáng)的順序是Zn、Fe、Cu．
（4）小明想進(jìn)一步探究“金戒指”中銅元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，取一枚同材質(zhì)的“金戒指”稱得質(zhì)量為3.8g．在老師的指導(dǎo)下，將“金戒指”經(jīng)濃硝酸氧化、堿化等步驟處理后，最終得到純凈的氧化銅，稱得質(zhì)量仍然為3.8g（實(shí)驗(yàn)過程中銅元素?fù)p失忽略不計(jì)）．則“金戒指”中銅元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是多少？（寫出計(jì)算過程）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)戒指的成分和探究過程中加入過量的酸進(jìn)行分析；
（2）根據(jù)溶液的顏色和前面加入的過量的酸，說明溶液中還含有氯化銅和鹽酸，這兩種物質(zhì)都能和鐵反應(yīng)并伴隨不同的現(xiàn)象；
（3）根據(jù)鋅和氯化亞鐵反應(yīng)生成氯化鋅和鐵，排在前面的金屬能把排在它后面的金屬從其鹽溶液中置換出來進(jìn)行分析；
（4）根據(jù)氧化銅的質(zhì)量可以計(jì)算氧化銅中銅元素的質(zhì)量，進(jìn)一步可以計(jì)算“金戒指”中銅元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

解答 解：堿式碳酸銅受熱易分解生成CuO、H₂O和CO₂三種物質(zhì)，根據(jù)質(zhì)量守恒定律，反應(yīng)前后元素種類不變，故堿式碳酸銅是有碳，氫，氧，銅四種元素組成；
（1）戒指的成分中有鋅，鋅和鹽酸反應(yīng)生成氯化鋅和氫氣，化學(xué)方程式為：Zn+2HCl=ZnCl₂+H₂↑；
（2）堿式碳酸銅能和鹽酸反應(yīng)生成氯化銅，同時(shí)鹽酸是過量的，故藍(lán)色溶液中還含有CuCl₂ HCl等溶質(zhì)；
氯化銅和鐵反應(yīng)能置換出紅色的銅，鹽酸和鐵反應(yīng)放出氫氣，所以反應(yīng)現(xiàn)象是：有氣泡產(chǎn)生；有紅色物質(zhì)析出；
（3）鋅能置換出鐵，鐵能置換出銅，鋅和氯化亞鐵反應(yīng)生成氯化鋅和鐵，化學(xué)方程式為：Zn+FeCl₂=ZnCl₂+Fe，所以金屬活動性由強(qiáng)到弱為：Zn、Fe、Cu；
（4）3.8g氧化銅中銅元素的質(zhì)量為：3.8g×$\frac{64}{80}$×100%=3.04g，
所以“金戒指”中銅元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：$\frac{3.04g}{3.8g}$×100%=80%．
故答案為：四種元素組成；
（1）氫氣，Zn+2HCl=ZnCl₂+H₂↑；
（2）CuCl₂、HCl；
有氣泡產(chǎn)生；有紅色物質(zhì)析出；
（3）Zn+FeCl₂=ZnCl₂+Fe，Zn、Fe、Cu；
（4）80%．

點(diǎn)評 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是物質(zhì)之間相互作用的外在表現(xiàn)，因此要學(xué)會設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、觀察實(shí)驗(yàn)、分析實(shí)驗(yàn)，為揭示物質(zhì)之間相互作用的實(shí)質(zhì)奠定基礎(chǔ)．