Question

5．金屬與人類的生活和生產(chǎn)密切相關(guān)．
（1）鐵、銅、鋁是人們廣泛利用的三種金屬，人類大規(guī)模開發(fā)利用這三種金屬的先后順序與下列B因素有關(guān)．    A．地殼中金屬的含量    B．金屬的活動性    C．金屬的熔點
（2）鋁的活動性比鐵強，但鋁為什么卻能在空氣中卻表現(xiàn)出良好的抗腐蝕性？
（3）某工廠將含有CuSO₄、ZnSO₄、FeSO₄的廢液，經(jīng)重新處理回收有關(guān)金屬和化合物，設(shè)計了如圖工藝
流程圖，請據(jù)圖回答：

a．步驟①和④需要進行的操作為過濾，固體A中一定有的物質(zhì)為銅、鐵和鋅．
b．步驟①中鋅粉必須過量的原因是將廢液中的Cu²⁺和Fe²⁺全部置換出來．
c．檢驗步驟④中加入的稀硫酸是否足量的方法是取步驟④的濾渣于試管中，加入少量稀硫酸，若有氣泡產(chǎn)生則酸不足量，否則酸足量．
d．請寫出步驟④中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑．
e．稱取15g固體C放入燒杯中，向其中加入100g稀硫酸，二者恰好完全反應(yīng)．反應(yīng)結(jié)束后稱量燒杯中剩
余物質(zhì)的總質(zhì)量為114.6g（不包括燒杯的質(zhì)量且氣體的溶解忽略不計）．試計算所得溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分
數(shù)．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)元素開發(fā)利用的先后順序和金屬活動性順序有關(guān)進行分析；
（2）通常情況下，鋁能被空氣中的氧氣氧化形成保護膜；
（3）根據(jù)廢液中成分CuSO₄、ZnSO₄、FeSO₄，可知加入過量的鋅粉是把能與鋅反應(yīng)的物質(zhì)都反應(yīng)掉；根據(jù)鋅與硫酸反應(yīng)的方程式考慮；步驟④中加入的稀硫酸是為了和鋅反應(yīng)，主要看是否有沒反應(yīng)的鋅就行；欲求反應(yīng)后溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)，需求出反應(yīng)后的溶液氯化鈣溶液中氯化鈣的質(zhì)量．

解答 解：（1）①元素開發(fā)利用的先后順序和金屬活動性順序有關(guān)，故選：B；
（2）鋁在空氣中卻表現(xiàn)出良好的抗腐蝕性能，其原因是：通常情況下，鋁能和空氣中的氧氣反應(yīng)生成一層致密的氧化物薄膜，阻止鋁進一步反應(yīng)．
（3）a、步驟①和④都是講固體和液體分開，操作為過濾；鋅可以置換硫酸銅中的銅，能與硫酸亞鐵反應(yīng)生成硫酸鋅和鐵，由于鋅粉過量，所以鋅會完全置換硫酸銅中的銅和硫酸亞鐵中的鐵，濾渣A中一定有銅、鐵和鋅；
b、根據(jù)廢液中成分CuSO₄、ZnSO₄、FeSO₄，可知加入過量的鋅粉是把能與鋅反應(yīng)的物質(zhì)都反應(yīng)掉，鋅可以與硫酸銅反應(yīng)，鋅可以與硫酸亞鐵反應(yīng)，所以步驟①中鋅粉必須過量的原因是將廢液中的Cu²⁺和Fe²⁺全部置換出來；
c、步驟④中加入的稀硫酸是為了和鋅反應(yīng)，主要看是否有沒反應(yīng)的鋅就行，所以步驟④中加入的稀硫酸是否足量的方法是：取步驟④的濾渣于試管中，加入少量稀硫酸，若有氣泡產(chǎn)生則酸不足量，否則酸足量；
d、根據(jù)鋅與硫酸反應(yīng)，生成物是氫氣和硫酸鋅，寫出方程式即Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑；
e、因為生成氫氣的質(zhì)量為15g+100g-114.6g=0.4g，故
設(shè)生成的硫酸鋅的質(zhì)量為x，參加反應(yīng)的鋅的質(zhì)量為y．
Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑
65       161   2
y        x    0.4g  
則$\frac{65}{y}=\frac{161}{x}=\frac{2}{0.4g}$，解得x=32.2g，y=13g
所得溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)為：$\frac{32.2g}{100g+13g-0.4g}$×100%=28.6%；
故答案為：
（1）B；（2）通常情況下，鋁能和空氣中的氧氣反應(yīng)生成一層致密的氧化物薄膜，阻止鋁進一步反應(yīng)；（3）a、過濾；銅、鐵和鋅；b、將廢液中的Cu²⁺和Fe²⁺全部置換出來；c、取步驟④的濾渣于試管中，加入少量稀硫酸，若有氣泡產(chǎn)生則酸不足量，否則酸足量；d、Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑；e、28.6%

點評 本題主要考查了化學(xué)方程式的書寫及其正確分析實驗方面的內(nèi)容，完成此題，可以依據(jù)金屬活動性順序及其意義進行．