Question

18．金属材料与人类的生产和生活密切相关．
2015年5月12日，海西高速公路网的重要组成部分：福建省最长跨海大桥-泉州湾大桥正式通车．大桥的建设及通行涉及到许多的化学知识．
（1）制造大桥护栏和斜拉索等重要器件的材料都是钢，钢属于金属（选填“金属”或“无机非金属”）材料．
（2）工人给大桥钢铁器件喷上油漆，目的是为了防止铁与O₂、H₂O发生反应而生锈．
（3）A、B、C、D四中金属单质，A能从B的化合物溶液中置换出B，但A不能与稀盐酸反应．相同条件下，C、D能与稀盐酸反应产生氢气，且D比C反应剧烈．则四种金属的活动性由强到弱的顺序是：D＞C＞A＞B．
（4 ）锌铜合金中是铜合金中的一种，用途较为广泛．为测定锌铜合金中锌的含量，取该合金放入如图盛有稀硫酸的锥形瓶中，发生反应：Zn+H₂SO₄═ZnSO₄+H₂↑．多次实验后，取平均值所得数据如表：

反应前		充分反应后装置及反应剩余物质质量
装置和足量的稀硫酸质量	锌铜合金质量
342.10g	16.00g	357.70g

若不考虑干燥剂吸收空气中的水蒸气，计算：
ⅰ根据质量守恒定律求生成氢气的质量是多少g？
ⅱ该合金中锌的质量分数是多少？（请写出计算过程）

Answer 1

分析 （1）根据材料的分类解答；
（2）根据铁生锈的条件及防止铁生锈的方法解答；
（3）根据金属活动性顺序表的应用分析．在金属活动性顺序中，氢前的金属可以与酸发生置换反应，且位置越靠前，反应的越剧烈；位置在前的金属可以把位于其后的金属从其盐溶液中置换出来；
（4）根据锌和硫酸反应生成氢气而铜不反应，所以反应前后质量减少的质量就是氢气的质量进行解答；根据氢气的质量求出该合金中锌的质量以及该合金中锌的质量分数进行解答．

解答 解：（1）钢是铁的合金，属于金属材料；故填：金属；
（2）铁生锈需要和氧气、水同时接触，工人给大桥钢铁器件喷上油漆，目的是为了防止铁与氧气（或O₂）或 水（或H₂O）发生反应而生锈；故填：O₂、H₂O；
（3）由金属活动性表的应用及题意可知，A能从B的硝酸盐溶液中置换出B但A不能与稀盐酸反应，可判断金属A的活动性比B强且在活动性顺序中位于氢之后，即活动性强弱关系氢＞A＞B；由C、D能与稀盐酸反应产生H₂，且D比C反应剧烈的实验现象，可判断金属d的活动性比C强且两金属都位于金属活动性顺序中氢之前，即活动性强弱关系为D＞C＞氢；综合以上分析，四种金属的活动性由弱到强的顺序为D＞C＞A＞B；故填：D＞C＞A＞B；
（4）ⅰ依题意可得：氢气的质量=342.10g+16.00g-357.70g=0.4g；
ii设该合金中锌的质量为x．
Zn+H₂SO₄ ═ZnSO₄+H₂↑
65               2
x              0.4g
$\frac{65}{x}=\frac{2}{0.4g}$
该合金中锌的质量分数是=$\frac{13g}{16g}×100%$=81.25%
答：ⅰ根据质量守恒定律求生成氢气的质量是0.4g；
ⅱ该合金中锌的质量分数为81.25%．

点评 本题考查较为综合，涉及盐金属材料、金属的腐蚀与防护以及化学方程式的计算，侧重于基础知识的考查，有利于培养学生的良好的科学素养，难度不大，注意相关基础知识的积累．