Question

11．金屬材料在國防建設(shè)中起著重要的作用，圖1為殲-15飛機(jī)在遼寧艦上起飛．

（1）鋁合金用于制造飛機(jī)的外殼，鋁合金材質(zhì)的主要優(yōu)點(diǎn)是質(zhì)輕、強(qiáng)度大．
（2）改裝前的遼寧艦艦身銹跡斑斑，鋼鐵的銹蝕主要是鐵與空氣中的水和氧氣共同作用的結(jié)果．工業(yè)生產(chǎn)中常用稀鹽酸除去鐵制品表面的鐵銹，該反應(yīng)的化學(xué)方程式Fe₂O₃+6HCl═2FeCl₃+3H₂O．
（3）為了避免輪船的鋼質(zhì)外殼被腐蝕，通常在輪船外殼上鑲嵌比鐵活動性強(qiáng)金屬．小明為探究鋅、鐵、銅三種金屬的活動性順序，設(shè)計(jì)了如圖2的兩個實(shí)驗(yàn)：
①實(shí)驗(yàn)一中，小明以“金屬表面產(chǎn)生氣泡的快慢”為標(biāo)準(zhǔn)來判斷鋅、鐵的活動性強(qiáng)弱，有同學(xué)認(rèn)為不夠合理，理由是所用的酸不同，沒有控制變量．
②實(shí)驗(yàn)二中，若出現(xiàn)有紅色固體析出現(xiàn)象，可證明鐵的活動性強(qiáng)于銅，
（4）遼寧艦的建造耗費(fèi)了大量的鋼材．某興趣小組在實(shí)驗(yàn)室用圖3所示裝置模擬煉鐵的化學(xué)原理，并測定赤鐵礦中氧化鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（裝置氣密性良好，反應(yīng)完全且赤鐵礦中的雜質(zhì)不參加反應(yīng)，稱重赤鐵礦樣品的質(zhì)量為wg）．
①裝置A中生成鐵的化學(xué)方程式為Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂，
裝置B中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NaOH+CO₂═Na₂CO₃+H₂O．
②要測定該赤鐵礦樣品中氧化鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，需要測量的數(shù)據(jù)是反應(yīng)后赤鐵礦樣品的質(zhì)量．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)鋁合金的性質(zhì)分析；
（2）根據(jù)鋼鐵的銹蝕主要是鐵與空氣中的水和氧氣共同作用的結(jié)果，工業(yè)生產(chǎn)中常用稀鹽酸除去鐵制品表面的鐵銹，是氧化鐵和稀鹽酸反應(yīng)生成了氯化鐵和水進(jìn)行分析；
（3）①從控制變量的角度進(jìn)行分析；
②若鐵的活動性強(qiáng)于銅，則鐵可置換出硫酸銅中的銅；
（4）①根據(jù)一氧化碳在高溫下還原氧化鐵生成鐵和二氧化碳；根據(jù)二氧化碳和氫氧化鈣反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀和水解答；
②由于氧化鐵與一氧化碳反應(yīng)生成了鐵和二氧化碳，只要測出反應(yīng)后裝置A中藥品的質(zhì)量，就可計(jì)算出反應(yīng)前后減少的質(zhì)量，減少的質(zhì)量就是氧化鐵中氧的質(zhì)量，從而計(jì)算出氧化鐵的質(zhì)量，進(jìn)而計(jì)算出氧化鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；或測出反應(yīng)前后裝置B增加的質(zhì)量，即生成的二氧化碳的質(zhì)量，根據(jù)二氧化碳的質(zhì)量再計(jì)算出氧化鐵的質(zhì)量，進(jìn)而計(jì)算出氧化鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

解答 解：（1）鋁合金材質(zhì)的主要優(yōu)點(diǎn)是質(zhì)輕、強(qiáng)度大；
（2）鋼鐵的銹蝕主要是鐵與空氣中的水和氧氣共同作用的結(jié)果，工業(yè)生產(chǎn)中常用稀鹽酸除去鐵制品表面的鐵銹，是氧化鐵和稀鹽酸反應(yīng)生成了氯化鐵和水，該反應(yīng)的化學(xué)方程式Fe₂O₃+6HCl═2FeCl₃+3H₂O；
（3）為了避免輪船的鋼質(zhì)外殼被腐蝕，通常在輪船外殼上鑲嵌比鐵活動性強(qiáng)金屬．小明為探究鋅、鐵、銅三種金屬的活動性順序，設(shè)計(jì)了如圖2的兩個實(shí)驗(yàn)：
①實(shí)驗(yàn)一中，小明以“金屬表面產(chǎn)生氣泡的快慢”為標(biāo)準(zhǔn)來判斷鋅、鐵的活動性強(qiáng)弱，由于所用的酸不同，沒有控制變量，故不夠合理；
②實(shí)驗(yàn)二中，若出現(xiàn)有紅色固體析出現(xiàn)象，可證明鐵的活動性強(qiáng)于銅；
（4）①裝置A中，一氧化碳和氧化鐵反應(yīng)生成鐵和二氧化碳，故生成鐵的化學(xué)方程式為Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂；
裝置B中氫氧化鈉和二氧化碳反應(yīng)生成碳酸鈉和水，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NaOH+CO₂═Na₂CO₃+H₂O；
②要測定該赤鐵礦樣品中氧化鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，還需要測量反應(yīng)后赤鐵礦樣品的質(zhì)量，根據(jù)差值計(jì)算氧化鐵的質(zhì)量，從而算出氧化鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．
故答案為：（1）質(zhì)輕、強(qiáng)度大；
（2）水和氧氣，F(xiàn)e₂O₃+6HCl═2FeCl₃+3H₂O；
（3）①所用的酸不同，沒有控制變量；
②有紅色固體析出；
（4）①Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂，2NaOH+CO₂═Na₂CO₃+H₂O；
②反應(yīng)后赤鐵礦樣品的質(zhì)量．

點(diǎn)評 本題難度較大，綜合性較強(qiáng)．掌握常見合金的優(yōu)點(diǎn)、鋼鐵銹蝕的原理和除銹原理以及根據(jù)實(shí)驗(yàn)分析、解決問題方法是解決本題的關(guān)鍵．