Question

10．金属材料在生活、生产、科技等方面普遍使用．
（1）乐乐同学将一枚生锈的铁螺丝放入足量的稀盐酸中，观察到的现象是：铁锈逐渐消失，溶液颜色变黄；一段时间后，又观察到铁钉表面有气泡产生，写出产生气泡的化学方程式为：Fe+2HCl═FeCl₂+H₂↑；
（3）黄铜为铜锌合金，用途极为广泛．小华同学从家里带来了黄铜碎片，准备与同学们一起来测量其中的铜含量．他们决定先测定黄铜与酸反应产生的氢气的量，再计算．
①小华用设计出的上图A 方案测定：
Ⅰ．称量黄铜样品、锥形瓶及稀硫酸的质量．
Ⅱ．黄铜样品放入锥形瓶并倒入稀硫酸．
Ⅲ．待反应完毕后再测锥形瓶和反应后混合物的总质量，反应前后总质量差为产生氢气的质量．
②小海对小华的设计提出改进建议：在上述方案中的锥形瓶上加一装有干燥剂的干燥管，测定反应前后装置的质量差．请你说明小海进行改进的理由是：反应过程中有水蒸气随着氢气逸出．
③欢欢同学为了测定黄铜样品组成，取四份样品分别加稀硫酸反应，其实验数据记录如表．

样品	第1份	第2份	第3份	第4份
取样品质量（g）	50.0	50.0	50.0	50.0
取稀硫酸质量（g）	40.0	80.0	120.0	160.0
产生气体质量（g）	0.4	0.8	1.0	1.0

试计算：
Ⅰ．经分析，在第1 份样品测得的数据中，硫酸（填物质名称）完全反应了．
Ⅱ．计算稀硫酸的质量分数为49%．（要求有简单解题过程，下同）
Ⅲ．计算黄铜样品中的锌的质量分数65%．

Answer 1

分析 （1）根据氧化铁和盐酸反应生成氯化铁和水，铁和盐酸反应生成氯化亚铁和氢气进行分析；
（2）②根据生成氢气的同时容易带走少量的水蒸气分析加干燥管的原因；
③I、第一份和第二份比较可以发现，当硫酸的质量增加时，气体的质量也在增加，说明第一份中金属没有完全反应，也说明硫酸完全反应；
II、根据化学方程式和生成氢气的质量进行计算；
III、比较第三份和第四份可以发现，当硫酸的质量增加时，气体的质量保持不变，说明合金完全反应放出气体的质量是1克，然后依据化学方程式进行计算．

解答 解：（1）氧化铁和盐酸反应生成氯化铁和水，铁和盐酸反应生成氯化亚铁和氢气，所以将一枚生锈的铁螺丝放入足量的稀盐酸中，观察到的现象是铁锈逐渐消失，溶液颜色变黄；一段时间后，又观察到铁钉表面有气泡产生，写出产生气泡的化学方程式为：Fe+2HCl═FeCl₂+H₂↑；
（2）②因为当氢气逸出来的同时，水蒸气也会随氢气逸出来，所以前后两次质量差也包含氢气所带出的水蒸气的质量；
③I、第一份和第二份比较可以发现，当硫酸的质量增加时，气体的质量也在增加，说明第一份中金属没有完全反应，也说明硫酸完全反应；
Ⅱ、设硫酸的质量分数为y
Zn+H₂SO₄═ZnSO₄+H₂↑
    98          2
   y×40g       0.4g
  $\frac{98}{y×40g}$=$\frac{2}{0.4g}$
   y=49%
Ⅲ、设参加反应的锌的质量为x
Zn+H₂SO₄═ZnSO₄+H₂↑ 
65              2
x               1.0 g
$\frac{65}{x}$=$\frac{2}{1g}$
x=32.5g         
∴黄铜屑样品中的锌的质量分数为：$\frac{32.5g}{50g}$×100%=65.0% 
答：黄铜屑样品中的锌的质量分数为65%．
故答案为：（1）铁锈逐渐消失，溶液颜色变黄；Fe+2HCl═FeCl₂+H₂↑；   
（2）②反应过程中有水蒸气随着氢气逸出，导致测定结果偏低；
③Ⅰ、硫酸；
Ⅱ、硫酸的质量分数为49%；
Ⅲ、黄铜屑样品中的锌的质量分数为65%．

点评 本题是有关金属知识的考查题，题目中涉及的知识点以及应用较多，能够较好的对相关知识进行训练和考查．