Question

【题目】某兴趣小组的同学围绕着LNG船舶使用的金属材料进行了研究。

【阅读与思考】（1）在焊接不锈钢管道时，通常要使用氩气作保护气，这是因为氩气的化学性质 。

（2）金属在海水中易生锈腐蚀。造船工业为了避免轮船的钢铁外壳被腐蚀，通常在轮船外壳镶嵌另外一种金属。利用该金属与铁的活动性的不同，保护铁不易被腐蚀。

【研究课题1】一般情况下，两种活动性不同的金属在潮湿的环境中接触时，哪种金属先被腐蚀呢？

【实验设计1】将打磨后的金属片进行如图1所示的实验，放置一段时间后将观察到的现象及分析填入下表：

现象	分析
甲中：铝片表面出现灰白色物质，铁片表面几乎没有明显现象。	铝与铁在潮湿的环境中接触， 首先被腐蚀。
乙中：铁片表面出现 ，铜片表面几乎没有明显现象。	铁与铜在潮湿的环境中接触，铁首先被腐蚀。

【得出结论】一般情况下，两种活动性不同的金属在潮湿的环境中接触时，活动性较 填“强”或“弱”）的金属首先被腐蚀。

【知识应用】造船工业为避免轮船的钢铁外壳被腐蚀，通常在轮船外壳镶嵌的金属是 （填编号）。

A．银块 B．铜块 C．锡块 D．锌块

（3）LNG船还使用了大量的锌铜合金。

【研究课题2】测定锌铜合金中铜的质量分数

【实验设计2】进行如图2所示的实验。

（1）图中量气管和水准管可用来测量气体体积，为准确测量氢气的体积，在读取量气管中液面读数的过程中，应注意 （填编号）。

A．读数时视线与凹液面最低处相平

B．读数前应上下移动水准管，待两管液面相平再读数

C．保持水准管静止，待水准管中液面不再上升时再读数

（2）实验前，将已经打磨过的块状锌铜合金加工成碎屑，其目的是： 。

（3）实验操作步骤：检查气密性，将药品和水装入各仪器中，连接好装置后，再次检查装置的气密性，记录量气管的液面位置为5mL，由A向B滴加足量试剂，待B中不再有气体产生并恢复至室温后，记录量气管的液面位置为85mL；将B中剩余固体过滤，洗涤，干燥，用电子天平称其质量为0.416g。

【数据处理】该实验条件下，氢气的密度是0.09gL﹣1．根据上述的数据计算锌铜合金中铜的质量分数。

（请在答题卡上写出计算过程）

Answer 1

【答案】（1）稳定

【实验设计1】铝 红棕色的固体 【得出结论】强

【知识应用】D

【实验设计2】（1）A B(2)增大和稀硫酸的接触面积，加快反应速度

【数据处理】生成氢气的体积是85-5=80（ mL），则氢气的质量=0.08 L×0.09gL﹣1=0.0072 g

解：设和稀硫酸反应的合金中锌的质量为x

Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑

65 2

X 0.0072 g

65:2=x: 0.0072 g

X =0.234 g

合金的质量为0.234 g+0.416 g=0.65g

所以合金中铜的质量分数为0.416 g／0.65g×100%=64%

答：锌铜合金中铜的质量分数为64%

【解析】

例题分析：（1）氩气的化学性质稳定。

【实验设计1】在同样的条件下，铝片表面出现灰白色物质，铁片表面几乎没有明显变化，说明，铝首先被腐蚀。铁在潮湿的空气中生成铁锈，铁锈是一种红棕色固体。

【得出结论】金属的腐蚀是化学变化，金属活动性越强越易被腐蚀。

【知识应用】银、铜、锡、锌四种金属中只有锌的金属活动性比铁强，所以选D.

【实验设计2】（1） A.读数时视线要与凹液面的最低处保持水平，B.气体体积的大小受压强的影响，读出的气体体积应该是一个标准大气压下气体的体积，水准管与大气相通，所以当量气管与水准管液面相平时的压强才等于一个标准大气压，此时读数才是正确的。C. 水准管中液面不再上升时，只表示反应已经停止，此时量气管内的液面低于水准管内的液面，所以量气管内的压强大于水准管内的压强，此时读出的气体体积不是一个标准大气压下的体积，比一个标准大气压的体积偏大。所以应该选AB。（2）反应物之间接触面积越大反应越充分、反应速度越快。

（3）生成氢气的体积是85-5=80（ mL），则氢气的质量=0.08 L×0.09gL﹣1=0.0072 g

解：设和稀硫酸反应的合金中锌的质量为X

Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑

65 2

X 0.0072 g

65:2=x: 0.0072 g

X =0.234 g

合金的质量为0.234 g+0.416 g=0.65g

所以合金中铜的质量分数为0.416 g／0.65g×100%=64%