Question

金屬是一類重要的材料，人類的生活和生產都離不開金屬，我國有著悠久的金屬冶煉歷史．
（1）鋼鐵的生產和使用是人類文明和進步的重要標志，現在世界常以鋼鐵的產量來衡量一個國家的工業(yè)化水平．
①寫出利用一氧化碳和磁鐵礦（主要成分是Fe₃O₄）冶煉金屬鐵的化學方程式．
②鋼鐵的銹蝕給人類帶來了巨大的損失．鐵在空氣中銹蝕后質量會增加，據此，有人認為有的化學反應可以不遵守質量守恒定律．這個結論是否正確？為什么？
③鐵銹的主要成分是Fe₂O₃，生活中常用稀鹽酸除鐵銹，請寫出該反應的化學方程式．
（2）某同學學習金屬活動性后做如下實驗：向AgNO₃、Cu（NO₃）₂、Zn（NO₃）₂混合溶液中加入一定量的鐵粉，充分反應后過濾，再向濾出的固體上滴加稀硫酸，無氣泡產生，則濾出的固體中一定含有________，濾液中一定含有的金屬離子為________．上述過程中所發(fā)生的有關反應的化學方程式________（寫一個即可）
（3）合金是我們生活中使用較多的金屬材料．某同學稱10g銅鋅合金放入燒杯中向其中加入100g稀硫酸，二者恰好反應．反應后稱燒杯中剩余物質的總質量為109.8g．試計算①銅鋅合金中銅的質量分數？②所用稀硫酸溶液的溶質質量分數？

Answer 1

解：（1）①一氧化碳和磁鐵礦冶煉金屬鐵的化學方程式為：Fe₃O₄+4CO 3Fe+4CO₂ ；
②由于鐵生銹是鐵與空氣中氧氣、水反應，參加反應鐵、水、氧氣的質量總和等于生成鐵銹的質量，所以鐵銹蝕后的質量增加．所以不遵守質量守恒定律的結論不正確；
③稀鹽酸除鐵銹反應的化學方程式為：Fe₂O₃+6HCl═3H₂O+2FeCl₃；
（2）由于反應后濾出固體中滴入稀硫酸無氣泡產生，可判斷鐵粉不足或恰好反應，則濾出固體中一定有Ag（由于在金屬活動中Ag活潑性最弱），濾液中一定含有Fe（NO₃）₂和Zn（NO₃）₂，濾液中一定含有的金屬離子為Fe²⁺和 Zn²⁺；
反應的化學方程式為：Fe+Cu（NO₃）₂═Fe（NO₃）₂+Cu 或 Fe+2AgNO₃═Fe（NO₃）₂+2Ag；
（3）依題知生成氫氣的質量=10g+100g-109.8g=0.2g；設銅鋅合金中鋅的質量為x，稀硫酸中溶質的質量為y
Zn+H₂SO₄═ZnSO₄ +H₂↑
65 98 2
x y 0.2g
= x=6.5 g
= y=9.8 g
銅鋅合金中銅的質量分數為 ×100%=35%；
稀硫酸中溶質的質量分數為 ×100%=9.8%；
答：①銅鋅合金中銅的質量分數為35%；
②稀硫酸中溶質的質量分數為9.8%．
故答案為：
（1）①Fe₃O₄+4CO 3Fe+4CO₂ ；
②不正確，由于鐵生銹是鐵與空氣中氧氣、水反應，參加反應鐵、水、氧氣的質量總和等于生成鐵銹的質量，所以鐵銹蝕后的質量增加；
③Fe₂O₃+6HCl═3H₂O+2FeCl₃；
（2）Ag； Fe ²⁺和Zn²⁺； Fe+Cu（NO₃）₂═Fe（NO₃）₂+Cu 或Fe+2AgNO₃═Fe（NO₃）₂+2Ag
（3）依據反應后的質量減少是生成氫氣質量，再依據金屬與稀硫酸反應條件知，產生的氫氣是由鋅與稀硫酸反應而銅不反應．
依題知生成氫氣的質量=10g+100g-109.8g=0.2g；設銅鋅合金中鋅的質量為x，稀硫酸中溶質的質量為y
Zn+H₂SO₄═ZnSO₄ +H₂↑
65 98 2
x y 0.2g
= x=6.5 g
= y=9.8 g
銅鋅合金中銅的質量分數為 ×100%=35%；
稀硫酸中溶質的質量分數為 ×100%=9.8%；
答：①銅鋅合金中銅的質量分數為35%；
②稀硫酸中溶質的質量分數為9.8%．
分析：（1）①、③根據書寫化學方程式的步驟：寫、配、注、等，正確書寫化學方程式；
②考查質量守恒定律解釋化學變化中質量的增加原因；根據鐵生銹是鐵與空氣中氧氣、水反應，參加反應鐵、水、氧氣的質量總和等于生成鐵銹的質量，進行判斷；
（2）考查金屬與鹽溶液反應的條件．由于反應后濾出固體中滴入稀硫酸無氣泡產生，可判斷鐵粉不足或恰好反應，則濾出固體中一定有Ag（由于在金屬活動中Ag活潑性最弱），濾液中一定含有Fe（NO₃）₂和Zn（NO₃）₂，進行解答；
（3）依據反應后的質量減少是生成氫氣質量，再依據金屬與稀硫酸反應條件知，產生的氫氣是由鋅與稀硫酸反應而銅不反應．
點評：本題考查學生對金屬活動性順序的理解與應用，根據化學方程式進行計算的解題能力；
注意：金屬鐵在與酸、鹽溶液的置換反應中，只能生成+2價的亞鐵鹽，而不是+3價的鐵鹽．