Question

10．金属是一种重要的材料，人类的生活和生产都离不开金属，全世界每年因生锈损失的钢铁，约占世界年产量的十分之一．
（1）用质量相等的镁粉和铝粉，分别与溶质质量分数相同、等质量的稀盐酸充分反应，产生氢气的质量和反应所用时间的关系如图1所示．则下列说法中正确的是AB；
A．曲线a、b分别表示镁、铝的反应情况  B．盐酸均反应完，镁恰好完全反应，铝剩余
C．盐酸均反应完，镁、铝也恰好完全反应 D．镁、铝都反应完，盐酸有剩余
（2）联想到工业上用铁矿石冶炼铁，他们在实验室用CO还原氧化铁，实验如图2所示：

①A、B处发生的现象分别是A固体由红变黑；B石灰水变浑浊．
②为了防止溶液倒吸，本实验停止加热前是否要先断开A和B的连接处？不需要（填“需要”或“不需要”），理由是气体会一直通到装置冷却，不会发生倒吸．
（3）兴趣小组的同学又准确称取了11.5克生铁样品，放入装有100.0g稀硫酸（足量）的烧杯中（烧杯质量为55.0g）．在化学反应过程中对烧杯（包括溶液和残余固体）进行了四次称量，记录如表．

反应时间	t0	t1	t2	t3
烧杯和药品的质量/g	166.5	166.3	166.1	166.1

求：①反应中产生氢气0.4克；
②原生铁样品中铁的质量分数．（写出计算的过程，结果精确到0.1%）．

Answer 1

分析 （1）由已知：“用质量相等的镁粉和铝粉，分别与溶质质量分数相同、等质量的稀盐酸充分反应”，若酸完全反应，金属都剩余，则生成氢气相等，若金属完全反应，则生成氢气一定不相等．
（2）回顾一氧化碳还原氯化铁的实验，回答对该实验的操作所提出的问题．
（3）由表中的实验数据可判断第四次称量时已完全反应，利用质量守恒定律，可计算放出氢气的质量；
根据化学方程式求出铁的质量，进而求出①．

解答 解：（1）根据化学方程式：Mg+2HCl=MgCl₂+H₂↑；2Al+6HCl═2AlCl₃+3H₂↑进行计算可知：
A、因为镁的活动性比铝的活动性强，镁反应速度快，故A说法正确；
B、如果盐酸均反应完，镁恰好完全反应，铝有剩余，故B说法正确；
C、如果镁、铝都反应完，则产生的氢气一定不等，说法不正确．
D、盐酸均反应完，镁、铝都反应完，生成的氢气一定相等，故D说法正确；
故选AB
（2）一氧化碳还原氧化铁生成铁和二氧化碳，故看到的现象为固体由红变黑，澄清石灰水变浑浊，为防止生成的铁被氧化，实验结束前还要继续通一氧化碳直到冷却，故不需要断开；
（3）由质量守恒定律可知，生成氢气的质量=反应前总质量一反应后总质量=11.5+100g+55g-166.1g=0.4g
设铁的质量为x
Fe+H₂SO₄ =FeSO₄ +H₂↑；
56              2
x              0.4g
$\frac{56}{x}=\frac{2}{0.4g}$
   解得：x=11.2g 
原生铁样品中铁的质量分数=$\frac{11.2g}{11.5g}$×100%=97.4%
故答案为：（1）AB；
（2）①A 固体由红变黑，B 石灰水变浑浊，②不需要，气体会一直通到装置冷却，不会发生倒吸；
（3）①0.4；②原生铁样品中铁的质量分数是97.4%．

点评 本题为涉及较多的化学基础知识，题目难点不大但涉及面较广，耐心审题、沉着作答对于解答类似问题会有较大帮助．