Question

7．天然氣作為清潔能源已成為我國現(xiàn)代化城市的首選燃料，LNG船是低溫運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行了研究．
【閱讀與思考】
（1）在焊接不銹鋼管道時，通常要使用氬氣作保護氣，這是因為氬氣的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定．
（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性的不同，保護鐵不易被腐蝕．
【研究課題1】
一般情況下，兩種活動性不同的金屬在潮濕的環(huán)境中接觸時，哪種金屬先被腐蝕呢？
【實驗設(shè)計1】將打磨后的金屬片進行如圖一所示的實驗，放置一段時間后將觀察到的現(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)，鐵片表面幾乎沒有明顯現(xiàn)象	鋁與鐵在潮濕的環(huán)境中接觸，鋁首先被腐蝕．
乙中：鐵片表面出現(xiàn)紅棕色固體，銅片表面幾乎沒有明顯現(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，兩種活動性不同的金屬在潮濕的環(huán)境中接觸時，活動性較強（填“強”或“弱”）的金屬首先被腐蝕．
【知識應(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D（填編號）
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】測定鋅銅合金中鋅、銅的質(zhì)量分數(shù)
【實驗設(shè)計2】進行如圖二所示的實驗．
①實驗前，將已經(jīng)打磨過的塊狀鋅銅合金加工成碎屑其目的是：增大和稀硫酸的接觸面積，加快反應(yīng)速度．
②實驗操作步驟：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】該實驗條件下，氫氣的密度是0.09g•L^-1．根據(jù)上述的數(shù)據(jù)計算鋅銅合金中銅的質(zhì)量分數(shù)．（請寫出計算過程）
【誤差分析】如果操作規(guī)范，計算正確，但通過本方案測出的銅的質(zhì)量分數(shù)計算值總是低于真實值，其主要原因是：①加入的稀硫酸占有一定的體積；②有一部分氫氣留在試管和導(dǎo)管中．

Answer 1

分析 【閱讀與思考】
（1）根據(jù)氬氣的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定可做氬氣的保護氣解答；
【實驗設(shè)計1】根據(jù)實驗現(xiàn)象分析實驗結(jié)論；根據(jù)結(jié)論分析實驗現(xiàn)象；
【得出結(jié)論】根據(jù)實驗設(shè)計一中的現(xiàn)象和分析得出結(jié)論；
【知識應(yīng)用】根據(jù)一般情況下，兩種活動性不同的金屬在潮濕的環(huán)境中接觸時，活動性較強的金屬先被腐蝕解答；
【實驗設(shè)計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)量分數(shù)；
【誤差分析】利用上述實驗裝置，測量結(jié)果總會偏小，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)定可做氬氣的保護氣；故答案：穩(wěn)定；
【實驗設(shè)計1】甲中：鋁片表面出現(xiàn)灰白色物質(zhì)，鐵片表面幾乎沒有明顯現(xiàn)象，說明鋁與鐵在潮濕的環(huán)境中接觸，鋁首先被腐蝕，故答案：鋁；
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；鐵；
【得出結(jié)論】一般情況下，兩種活動性不同的金屬在潮濕的環(huán)境中接觸時，活動性較強的金屬先被腐蝕，故填：強；
【知識應(yīng)用】一般情況下，兩種活動性不同的金屬在潮濕的環(huán)境中接觸時，活動性較強的金屬先被腐蝕，所以要選用金屬活動性比鐵強的金屬鋅；故答案
：D；
【實驗設(shè)計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
$\frac{65}{2}=\frac{x}{0.0072g}$
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)量分數(shù)為$\frac{0.234g}{0.65g}$×100%=36%，則鋅銅合金中銅的質(zhì)量分數(shù)1-36%=64%
答：鋅銅合金中銅的質(zhì)量分數(shù)64%．
故填：64%；
【誤差分析】利用上述實驗裝置，測量結(jié)果總會偏小，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．

點評 本題探究了銅鋅合金中銅和鋅的質(zhì)量分數(shù)的測定，完成此題，可以依據(jù)銅和鋅的性質(zhì)，根據(jù)題干提供的信息進行．本題還考查了量氣的方法，關(guān)鍵是把握實驗原理和操作方法，注重壓強知識的運用及讀數(shù)的方法．