Question

天然氣作為清潔能源已成為我國(guó)現(xiàn)代化城市的首選燃料，LNG船是低溫運(yùn)輸天然氣的專用船舶，被喻為世界造船“皇冠上的明珠”．某興趣小組的同學(xué)圍繞著船舶使用的金屬材料進(jìn)行了研究．
【閱讀與思考】
（1）在焊接不銹鋼管道時(shí)，通常要使用氬氣作保護(hù)氣，這是因?yàn)闅鍤獾幕瘜W(xué)性質(zhì)

 

．
（2）金屬在海水中易生銹腐蝕．造船工業(yè)為了避免輪船的鋼鐵外殼被腐蝕，通常在輪船外殼鑲嵌另外一種金屬．利用該金屬與鐵的活動(dòng)性的不同，保護(hù)鐵不易被腐蝕．
【研究課題1】一般情況下，兩種活動(dòng)性不同的金屬在潮濕的環(huán)境中接觸時(shí)，哪種金屬先被腐蝕呢？
【實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)1】將打磨后的金屬片進(jìn)行如圖1所示的實(shí)驗(yàn)，放置一段時(shí)間后將觀察到的現(xiàn)象及分析填入下表：

現(xiàn)象	分析
甲中：鋁片表面出現(xiàn)灰白色物質(zhì)，鐵片表面幾乎沒(méi)有明顯現(xiàn)象．	鋁與鐵在潮濕的環(huán)境中接觸，   首先被腐蝕．
乙中：鐵片表面出現(xiàn)   ，銅片表面幾乎沒(méi)有明顯現(xiàn)象．	鐵與銅在潮濕的環(huán)境中接觸，鐵首先被腐蝕．

【得出結(jié)論】一般情況下，兩種活動(dòng)性不同的金屬在潮濕的環(huán)境中接觸時(shí)，活動(dòng)性較

 

填“強(qiáng)”或“弱”）的金屬首先被腐蝕．
【知識(shí)應(yīng)用】造船工業(yè)為避免輪船的鋼鐵外殼被腐蝕，通常在輪船外殼鑲嵌的金屬是

 

（填編號(hào)）
A．銀塊  B．銅塊  C．錫塊 D．鋅塊
（3）LNG船還使用了大量的鋅銅合金．
【研究課題2】測(cè)定鋅銅合金中鋅、銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)
【實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)2】進(jìn)行如圖2所示的實(shí)驗(yàn)．
（1）圖中量氣管和水準(zhǔn)管可用來(lái)測(cè)量氣體體積，為準(zhǔn)確測(cè)量氫氣的體積，在讀取量氣管中液面讀數(shù)的過(guò)程中，應(yīng)注意

 

（填字母）．
A．讀數(shù)時(shí)視線與凹液面最低處相平
B．讀數(shù)前應(yīng)上下移動(dòng)水準(zhǔn)管，待兩管液面相平再讀數(shù)
C．保持水準(zhǔn)管靜止，待水準(zhǔn)管中液面不再上升時(shí)再讀數(shù)
（2）實(shí)驗(yàn)前，將已經(jīng)打磨過(guò)的塊狀鋅銅合金加工成碎屑，其目的是：

 

．
（3）實(shí)驗(yàn)操作步驟：檢查氣密性，將藥品和水裝入各儀器中，連接好裝置后，再次檢查裝置的氣密性，記錄量氣管的液面位置為5mL，由A向B滴加足量試劑，待B中不再有氣體產(chǎn)生并恢復(fù)至室溫后，記錄量氣管的液面位置為85mL；將B中剩余固體過(guò)濾，洗滌，干燥，用電子天平稱其質(zhì)量為0.416克．
【數(shù)據(jù)處理】該實(shí)驗(yàn)條件下，氫氣的密度是0.09g?L^-1．根據(jù)上述的數(shù)據(jù)計(jì)算鋅銅合金中銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．（請(qǐng)寫(xiě)出計(jì)算過(guò)程）
【誤差分析】如果操作規(guī)范，計(jì)算正確，但通過(guò)本方案測(cè)出的銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)算值總是低于真實(shí)值，其主要原因是：①加入的稀硫酸占有一定的體積；②

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：探究金屬銹蝕的條件,實(shí)驗(yàn)探究物質(zhì)的組成成分以及含量,金屬的化學(xué)性質(zhì),根據(jù)化學(xué)反應(yīng)方程式的計(jì)算

專題：科學(xué)探究

分析：【閱讀與思考】
（1）根據(jù)氬氣的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定可做氬氣的保護(hù)氣解答；
【實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)1】根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析實(shí)驗(yàn)結(jié)論；根據(jù)結(jié)論分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象；
【得出結(jié)論】根據(jù)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)一中的現(xiàn)象和分析得出結(jié)論；
【知識(shí)應(yīng)用】根據(jù)一般情況下，兩種活動(dòng)性不同的金屬在潮濕的環(huán)境中接觸時(shí)，活動(dòng)性較強(qiáng)的金屬先被腐蝕解答；
【實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)2】
（1）在測(cè)量氫氣體積時(shí)，為了使測(cè)量更為準(zhǔn)確，要注意上下移動(dòng)水準(zhǔn)管，使左右兩管的液面相平，以使量氣管中的氣壓與大氣氣壓相等，讀數(shù)時(shí)視線應(yīng)與左管內(nèi)凹液面最低處相平，以減少觀察誤差；
（2）鋅銅合金加工成碎屑，和稀硫酸的接觸面積增大，可以加快反應(yīng)速度；
【數(shù)據(jù)處理】銅鋅合金與稀硫酸反應(yīng)產(chǎn)生氫氣的體積為85mL，則氫氣的質(zhì)量=0.085L×0.09g/L=0.00765g，求出合金中鋅的質(zhì)量，剩余固體就是銅，再加上剩余固體的質(zhì)量就是合金的質(zhì)量，從而可以求得銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
【誤差分析】利用上述實(shí)驗(yàn)裝置，測(cè)量結(jié)果總會(huì)偏小，原因是有一部分氫氣留在試管和導(dǎo)管中．

解答：解：（1）氬氣的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定可做氬氣的保護(hù)氣；故答案：穩(wěn)定；
【實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)1】甲中：鋁片表面出現(xiàn)灰白色物質(zhì)，鐵片表面幾乎沒(méi)有明顯現(xiàn)象，說(shuō)明鋁與鐵在潮濕的環(huán)境中接觸，鋁首先被腐蝕，故答案：鋁；
【得出結(jié)論】乙中：鐵先被腐蝕，所以現(xiàn)象是鐵的表面出現(xiàn)紅棕色固體；故答案：紅棕色固體；
【知識(shí)應(yīng)用】一般情況下，兩種活動(dòng)性不同的金屬在潮濕的環(huán)境中接觸時(shí)，活動(dòng)性較強(qiáng)的金屬先被腐蝕，所以要選用金屬活動(dòng)性比鐵強(qiáng)的金屬鋅；故答案
：D；
【實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)2】
（1）讀數(shù)時(shí)，要注意視線應(yīng)于量氣管凹液面的最低處保持水平；每次讀數(shù)前應(yīng)上下移動(dòng)水準(zhǔn)管，待兩管液面相平再讀數(shù)是為了防止水的壓強(qiáng)造成的誤差；故選AB．
（2）鋅銅合金加工成碎屑，和稀硫酸的接觸面積增大，可以加快反應(yīng)速度，故答案：增大和稀硫酸的接觸面積，加快反應(yīng)速度；
【數(shù)據(jù)處理】銅鋅合金與稀硫酸反應(yīng)產(chǎn)生氫氣的體積為85mL-5mL=80mL，則氫氣的質(zhì)量=0.08L×0.09g/L=0.0072g，
設(shè)和稀硫酸反應(yīng)的合金中鋅的質(zhì)量為x
    Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑
    65             2
    x            0.0072g
  

65

x

=

2

0.0072g

   x=0.234g
合金的質(zhì)量為0.234g+0.416g=0.65g
所以合金中鋅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

0.234g

0.65g

×100%=36%，則鋅銅合金中銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)1-36%=64%
答：鋅銅合金中銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)64%．
【誤差分析】利用上述實(shí)驗(yàn)裝置，測(cè)量結(jié)果總會(huì)偏小，原因是有一部分氫氣留在試管和導(dǎo)管中，故答案為：有一部分氫氣留在試管和導(dǎo)管中．

點(diǎn)評(píng)：本題探究了銅鋅合金中銅和鋅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的測(cè)定，完成此題，可以依據(jù)銅和鋅的性質(zhì)，根據(jù)題干提供的信息進(jìn)行．本題還考查了量氣的方法，關(guān)鍵是把握實(shí)驗(yàn)原理和操作方法，注重壓強(qiáng)知識(shí)的運(yùn)用及讀數(shù)的方法．