Question

金屬是一類重要的材料，人類的生活和生產(chǎn)都離不開金屬，我國有著悠久的金屬冶煉歷史．
（1）鋼鐵的生產(chǎn)和使用是人類文明和進(jìn)步的重要標(biāo)志，現(xiàn)在世界常以鋼鐵的產(chǎn)量來衡量一個(gè)國家的工業(yè)化水平．
①寫出利用一氧化碳和磁鐵礦（主要成分是Fe₃O₄）冶煉金屬鐵的化學(xué)方程式．
②鋼鐵的銹蝕給人類帶來了巨大的損失．鐵在空氣中銹蝕后質(zhì)量會增加，據(jù)此，有人認(rèn)為有的化學(xué)反應(yīng)可以不遵守質(zhì)量守恒定律．這個(gè)結(jié)論是否正確？為什么？
③鐵銹的主要成分是Fe₂O₃，生活中常用稀鹽酸除鐵銹，請寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式．
（2）某同學(xué)學(xué)習(xí)金屬活動(dòng)性后做如下實(shí)驗(yàn)：向AgNO₃、Cu（NO₃）₂、Zn（NO₃）₂混合溶液中加入一定量的鐵粉，充分反應(yīng)后過濾，再向?yàn)V出的固體上滴加稀硫酸，無氣泡產(chǎn)生，則濾出的固體中一定含有________，濾液中一定含有的金屬離子為________．上述過程中所發(fā)生的有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式________（寫一個(gè)即可）
（3）合金是我們生活中使用較多的金屬材料．某同學(xué)稱10g銅鋅合金放入燒杯中向其中加入100g稀硫酸，二者恰好反應(yīng)．反應(yīng)后稱燒杯中剩余物質(zhì)的總質(zhì)量為109.8g．試計(jì)算①銅鋅合金中銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)？②所用稀硫酸溶液的溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)？

Answer 1

解：（1）①一氧化碳和磁鐵礦冶煉金屬鐵的化學(xué)方程式為：Fe₃O₄+4CO 3Fe+4CO₂ ；
②由于鐵生銹是鐵與空氣中氧氣、水反應(yīng)，參加反應(yīng)鐵、水、氧氣的質(zhì)量總和等于生成鐵銹的質(zhì)量，所以鐵銹蝕后的質(zhì)量增加．所以不遵守質(zhì)量守恒定律的結(jié)論不正確；
③稀鹽酸除鐵銹反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Fe₂O₃+6HCl═3H₂O+2FeCl₃；
（2）由于反應(yīng)后濾出固體中滴入稀硫酸無氣泡產(chǎn)生，可判斷鐵粉不足或恰好反應(yīng)，則濾出固體中一定有Ag（由于在金屬活動(dòng)中Ag活潑性最弱），濾液中一定含有Fe（NO₃）₂和Zn（NO₃）₂，濾液中一定含有的金屬離子為Fe²⁺和 Zn²⁺；
反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Fe+Cu（NO₃）₂═Fe（NO₃）₂+Cu 或 Fe+2AgNO₃═Fe（NO₃）₂+2Ag；
（3）依題知生成氫氣的質(zhì)量=10g+100g-109.8g=0.2g；設(shè)銅鋅合金中鋅的質(zhì)量為x，稀硫酸中溶質(zhì)的質(zhì)量為y
Zn+H₂SO₄═ZnSO₄ +H₂↑
65 98 2
x y 0.2g
= x=6.5 g
= y=9.8 g
銅鋅合金中銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 ×100%=35%；
稀硫酸中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 ×100%=9.8%；
答：①銅鋅合金中銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為35%；
②稀硫酸中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為9.8%．
故答案為：
（1）①Fe₃O₄+4CO 3Fe+4CO₂ ；
②不正確，由于鐵生銹是鐵與空氣中氧氣、水反應(yīng)，參加反應(yīng)鐵、水、氧氣的質(zhì)量總和等于生成鐵銹的質(zhì)量，所以鐵銹蝕后的質(zhì)量增加；
③Fe₂O₃+6HCl═3H₂O+2FeCl₃；
（2）Ag； Fe ²⁺和Zn²⁺； Fe+Cu（NO₃）₂═Fe（NO₃）₂+Cu 或Fe+2AgNO₃═Fe（NO₃）₂+2Ag
（3）依據(jù)反應(yīng)后的質(zhì)量減少是生成氫氣質(zhì)量，再依據(jù)金屬與稀硫酸反應(yīng)條件知，產(chǎn)生的氫氣是由鋅與稀硫酸反應(yīng)而銅不反應(yīng)．
依題知生成氫氣的質(zhì)量=10g+100g-109.8g=0.2g；設(shè)銅鋅合金中鋅的質(zhì)量為x，稀硫酸中溶質(zhì)的質(zhì)量為y
Zn+H₂SO₄═ZnSO₄ +H₂↑
65 98 2
x y 0.2g
= x=6.5 g
= y=9.8 g
銅鋅合金中銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 ×100%=35%；
稀硫酸中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 ×100%=9.8%；
答：①銅鋅合金中銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為35%；
②稀硫酸中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為9.8%．
分析：（1）①、③根據(jù)書寫化學(xué)方程式的步驟：寫、配、注、等，正確書寫化學(xué)方程式；
②考查質(zhì)量守恒定律解釋化學(xué)變化中質(zhì)量的增加原因；根據(jù)鐵生銹是鐵與空氣中氧氣、水反應(yīng)，參加反應(yīng)鐵、水、氧氣的質(zhì)量總和等于生成鐵銹的質(zhì)量，進(jìn)行判斷；
（2）考查金屬與鹽溶液反應(yīng)的條件．由于反應(yīng)后濾出固體中滴入稀硫酸無氣泡產(chǎn)生，可判斷鐵粉不足或恰好反應(yīng)，則濾出固體中一定有Ag（由于在金屬活動(dòng)中Ag活潑性最弱），濾液中一定含有Fe（NO₃）₂和Zn（NO₃）₂，進(jìn)行解答；
（3）依據(jù)反應(yīng)后的質(zhì)量減少是生成氫氣質(zhì)量，再依據(jù)金屬與稀硫酸反應(yīng)條件知，產(chǎn)生的氫氣是由鋅與稀硫酸反應(yīng)而銅不反應(yīng)．
點(diǎn)評：本題考查學(xué)生對金屬活動(dòng)性順序的理解與應(yīng)用，根據(jù)化學(xué)方程式進(jìn)行計(jì)算的解題能力；
注意：金屬鐵在與酸、鹽溶液的置換反應(yīng)中，只能生成+2價(jià)的亞鐵鹽，而不是+3價(jià)的鐵鹽．