Question

10．金屬是一種重要的材料，人類的生活和生產(chǎn)都離不開金屬，全世界每年因生銹損失的鋼鐵，約占世界年產(chǎn)量的十分之一．
（1）用質(zhì)量相等的鎂粉和鋁粉，分別與溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)相同、等質(zhì)量的稀鹽酸充分反應(yīng)，產(chǎn)生氫氣的質(zhì)量和反應(yīng)所用時(shí)間的關(guān)系如圖1所示．則下列說法中正確的是AB；
A．曲線a、b分別表示鎂、鋁的反應(yīng)情況  B．鹽酸均反應(yīng)完，鎂恰好完全反應(yīng)，鋁剩余
C．鹽酸均反應(yīng)完，鎂、鋁也恰好完全反應(yīng) D．鎂、鋁都反應(yīng)完，鹽酸有剩余
（2）聯(lián)想到工業(yè)上用鐵礦石冶煉鐵，他們?cè)趯?shí)驗(yàn)室用CO還原氧化鐵，實(shí)驗(yàn)如圖2所示：

①A、B處發(fā)生的現(xiàn)象分別是A固體由紅變黑；B石灰水變渾濁．
②為了防止溶液倒吸，本實(shí)驗(yàn)停止加熱前是否要先斷開A和B的連接處？不需要（填“需要”或“不需要”），理由是氣體會(huì)一直通到裝置冷卻，不會(huì)發(fā)生倒吸．
（3）興趣小組的同學(xué)又準(zhǔn)確稱取了11.5克生鐵樣品，放入裝有100.0g稀硫酸（足量）的燒杯中（燒杯質(zhì)量為55.0g）．在化學(xué)反應(yīng)過程中對(duì)燒杯（包括溶液和殘余固體）進(jìn)行了四次稱量，記錄如表．

反應(yīng)時(shí)間	t0	t1	t2	t3
燒杯和藥品的質(zhì)量/g	166.5	166.3	166.1	166.1

求：①反應(yīng)中產(chǎn)生氫氣0.4克；
②原生鐵樣品中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．（寫出計(jì)算的過程，結(jié)果精確到0.1%）．

Answer 1

分析 （1）由已知：“用質(zhì)量相等的鎂粉和鋁粉，分別與溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)相同、等質(zhì)量的稀鹽酸充分反應(yīng)”，若酸完全反應(yīng)，金屬都剩余，則生成氫氣相等，若金屬完全反應(yīng)，則生成氫氣一定不相等．
（2）回顧一氧化碳還原氯化鐵的實(shí)驗(yàn)，回答對(duì)該實(shí)驗(yàn)的操作所提出的問題．
（3）由表中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可判斷第四次稱量時(shí)已完全反應(yīng)，利用質(zhì)量守恒定律，可計(jì)算放出氫氣的質(zhì)量；
根據(jù)化學(xué)方程式求出鐵的質(zhì)量，進(jìn)而求出①．

解答 解：（1）根據(jù)化學(xué)方程式：Mg+2HCl=MgCl₂+H₂↑；2Al+6HCl═2AlCl₃+3H₂↑進(jìn)行計(jì)算可知：
A、因?yàn)殒V的活動(dòng)性比鋁的活動(dòng)性強(qiáng)，鎂反應(yīng)速度快，故A說法正確；
B、如果鹽酸均反應(yīng)完，鎂恰好完全反應(yīng)，鋁有剩余，故B說法正確；
C、如果鎂、鋁都反應(yīng)完，則產(chǎn)生的氫氣一定不等，說法不正確．
D、鹽酸均反應(yīng)完，鎂、鋁都反應(yīng)完，生成的氫氣一定相等，故D說法正確；
故選AB
（2）一氧化碳還原氧化鐵生成鐵和二氧化碳，故看到的現(xiàn)象為固體由紅變黑，澄清石灰水變渾濁，為防止生成的鐵被氧化，實(shí)驗(yàn)結(jié)束前還要繼續(xù)通一氧化碳直到冷卻，故不需要斷開；
（3）由質(zhì)量守恒定律可知，生成氫氣的質(zhì)量=反應(yīng)前總質(zhì)量一反應(yīng)后總質(zhì)量=11.5+100g+55g-166.1g=0.4g
設(shè)鐵的質(zhì)量為x
Fe+H₂SO₄ =FeSO₄ +H₂↑；
56              2
x              0.4g
$\frac{56}{x}=\frac{2}{0.4g}$
   解得：x=11.2g 
原生鐵樣品中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=$\frac{11.2g}{11.5g}$×100%=97.4%
故答案為：（1）AB；
（2）①A 固體由紅變黑，B 石灰水變渾濁，②不需要，氣體會(huì)一直通到裝置冷卻，不會(huì)發(fā)生倒吸；
（3）①0.4；②原生鐵樣品中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是97.4%．

點(diǎn)評(píng) 本題為涉及較多的化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)，題目難點(diǎn)不大但涉及面較廣，耐心審題、沉著作答對(duì)于解答類似問題會(huì)有較大幫助．