Question

【題目】某興趣小組的同學圍繞著LNG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性質 。

（2）金屬在海水中易生銹腐蝕。造船工業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境中接觸時，哪種金屬先被腐蝕呢？

【實驗設計1】將打磨后的金屬片進行如圖1所示的實驗，放置一段時間后將觀察到的現象及分析填入下表：

現象	分析
甲中：鋁片表面出現灰白色物質，鐵片表面幾乎沒有明顯現象。	鋁與鐵在潮濕的環境中接觸， 首先被腐蝕。
乙中：鐵片表面出現 ，銅片表面幾乎沒有明顯現象。	鐵與銅在潮濕的環境中接觸，鐵首先被腐蝕。

【得出結論】一般情況下，兩種活動性不同的金屬在潮濕的環境中接觸時，活動性較 填“強”或“弱”）的金屬首先被腐蝕。

【知識應用】造船工業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）。

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】測定鋅銅合金中銅的質量分數

【實驗設計2】進行如圖2所示的實驗。

（1）圖中量氣管和水準管可用來測量氣體體積，為準確測量氫氣的體積，在讀取量氣管中液面讀數的過程中，應注意 （填編號）。

A．讀數時視線與凹液面最低處相平

B．讀數前應上下移動水準管，待兩管液面相平再讀數

C．保持水準管靜止，待水準管中液面不再上升時再讀數

（2）實驗前，將已經打磨過的塊狀鋅銅合金加工成碎屑，其目的是： 。

（3）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中不再有氣體產生并恢復至室溫后，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，用電子天平稱其質量為0.416g。

【數據處理】該實驗條件下，氫氣的密度是0.09gL﹣1．根據上述的數據計算鋅銅合金中銅的質量分數。

（請在答題卡上寫出計算過程）

Answer 1

【答案】（1）穩定

【實驗設計1】鋁 紅棕色的固體 【得出結論】強

【知識應用】D

【實驗設計2】（1）A B(2)增大和稀硫酸的接觸面積，加快反應速度

【數據處理】生成氫氣的體積是85-5=80（ mL），則氫氣的質量=0.08 L×0.09gL﹣1=0.0072 g

解：設和稀硫酸反應的合金中鋅的質量為x

Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑

65 2

X 0.0072 g

65:2=x: 0.0072 g

X =0.234 g

合金的質量為0.234 g+0.416 g=0.65g

所以合金中銅的質量分數為0.416 g／0.65g×100%=64%

答：鋅銅合金中銅的質量分數為64%

【解析】

例題分析：（1）氬氣的化學性質穩定。

【實驗設計1】在同樣的條件下，鋁片表面出現灰白色物質，鐵片表面幾乎沒有明顯變化，說明，鋁首先被腐蝕。鐵在潮濕的空氣中生成鐵銹，鐵銹是一種紅棕色固體。

【得出結論】金屬的腐蝕是化學變化，金屬活動性越強越易被腐蝕。

【知識應用】銀、銅、錫、鋅四種金屬中只有鋅的金屬活動性比鐵強，所以選D.

【實驗設計2】（1） A.讀數時視線要與凹液面的最低處保持水平，B.氣體體積的大小受壓強的影響，讀出的氣體體積應該是一個標準大氣壓下氣體的體積，水準管與大氣相通，所以當量氣管與水準管液面相平時的壓強才等于一個標準大氣壓，此時讀數才是正確的。C. 水準管中液面不再上升時，只表示反應已經停止，此時量氣管內的液面低于水準管內的液面，所以量氣管內的壓強大于水準管內的壓強，此時讀出的氣體體積不是一個標準大氣壓下的體積，比一個標準大氣壓的體積偏大。所以應該選AB。（2）反應物之間接觸面積越大反應越充分、反應速度越快。

（3）生成氫氣的體積是85-5=80（ mL），則氫氣的質量=0.08 L×0.09gL﹣1=0.0072 g

解：設和稀硫酸反應的合金中鋅的質量為X

Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑

65 2

X 0.0072 g

65:2=x: 0.0072 g

X =0.234 g

合金的質量為0.234 g+0.416 g=0.65g

所以合金中銅的質量分數為0.416 g／0.65g×100%=64%