Question

4．某化学小组要研究金属的性质及合金的组成．
（1）应用金属活动性顺序能帮助我们进一步学习金属的性质．
已知下列三组物质间均能发生置换反应．
A．Fe和CuSO₄溶液    B．Mg和MnSO₄溶液    C．Mn和FeSO₄溶液
写出Mn、Fe、Mg、Cu四种金属的活动性由强到弱的顺序是Mg＞Mn＞Fe＞Cu．
（2）测定铜锌合金中铜的质量分数
①甲同学取铜锌合金粉末65g放于烧杯中，再加入100g足量的稀盐酸，充分反应后称得烧杯中剩余物质量为164.6g，请通过计算求出该合金中铜的质量分数．
②乙同学利用右图装置测定铜锌合金中锌的质量分数．主要实验步骤如下（必要的固定装置已略去）；
Ⅰ．连接装置并检查装置气密性；
Ⅱ．加入药品和水；
Ⅲ．记录C中液面刻度（C为带有刻度的玻璃管）；
Ⅳ．由A向B中滴加试剂至过量；
Ⅴ．待B中不再有气体产生并恢复至室温后，记录C中液面刻度，
计算得到气体的体积为V mL（经查，该气体密度为ρg/L）；
Ⅵ．将B中剩余固体过滤、洗涤、干燥并称重，称得剩余固体质量为W g．
回答：
A仪器的名称为分液漏斗；
乙同学在实验前将块状的铜锌合金磨成粉末状，其目的是：加快反应速率，使反应更充分；
为使测得的气体体积更精确，记录C中液面刻度时，除使视线与凹液面的最低处相平外，还应使D、C中的液面相平；
乙同学发现实验中由于缺少某一步骤导致数据缺乏而无法计算，该步骤是：测量铜锌合金样品的质量；
乳胶管E的作用是防止分液漏斗中液体进入试管导致测量的氢气体积偏大．

Answer 1

分析 （1）根据金属活动性顺序可知，排在前面的金属会将排在后面的金属从其盐溶液中置换出来进行分析；
（2）①根据质量守恒定律计算生成氢气的质量，然后依据化学方程式计算参加反应的锌的质量，再计算铜
②根据实验室常用仪器的名称进行分析；
根据增大反应物的接触面积，可以加快反应速率进行分析；
为使测得的气体体积更精确，记录C中液面刻度时，除使视线与凹液面的最低处相平外，还应D处观察上升的是否与C中下降的一致，以尽量减少误差；
已知气体的体积，根据密度，可以求出气体的质量；又知道剩余固体质量为Wg，但不知道原固体的质量，无法计算．所以实验中由于缺少某一步骤导致数据缺乏而无法计算，该步骤是：测量铜锌合金的总质量；
根据实验装置中乳胶管的作用进行分析．

解答 解：（1）下列三组物质间均能发生置换反应，
A．Fe和CuSO₄溶液    B．Mg和MnSO₄溶液    C．Mn和FeSO₄溶液
所以Mn、Fe、Mg、Cu四种金属的活动性由强到弱的顺序是：Mg＞Mn＞Fe＞Cu；
（2）①生成氢气的质量是：100g+65g-164.6g=0.4g，
设参加反应的锌的质量为x，
Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑
65             2
 x              0.4g
 $\frac{65}{x}$=$\frac{2}{0.4g}$
  x=13g，
所以该合金中铜的质量分数是：$\frac{65g-13g}{65g}$×100%=80%；
②通过分析可知，A是分液漏斗；
铜锌合金磨成粉末状，其目的是：接触面积大，充分反应；目的为了提高反应速率；
除使视线与凹液面的最低处相平外，还应D处观察上升的是否与C中下降的一致；
已知气体的体积，根据密度，可以求出气体的质量；又知道剩余固体质量为Wg，但不知道原固体的质量，无法计算．实验中由于数据缺乏而无法计算，该步骤是：测量铜锌合金的总质量；
通过分析可知，乳胶管E的作用是：防止分液漏斗中液体进入试管导致测量的氢气体积偏大．
故答案为：（1）Mg＞Mn＞Fe＞Cu；
（2）①13g，80%；
②分液漏斗；
加快反应速率，使反应更充分；
使D、C中的液面相平；
测量铜锌合金样品的质量；
防止分液漏斗中液体进入试管导致测量的氢气体积偏大．

点评 本题主要考查了金属的化学性质和一些实验的操作注意事项，掌握检验该装置的气密性的方法，了解量气的装置．