Question

11．汽車制造是鹽城市的支柱經濟產業之一，汽車制造過程中要用到大量的鐵、銅、鋁等金屬材料，請按要求填空．（1）汽車制造中用得最多的金屬材料是鋼．鋼不是（填“是”或“不是”）純金屬．車體表面噴漆不僅美觀，而且可有效防止鋼鐵與水和氧氣接觸而生銹．煉鐵的原理是利用一氧化碳與氧化鐵反應還原出鐵，反應的化學方程式為Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂．
（2）汽車電路中的導線大都是銅芯的，這主要是利用了銅的導電性．將赤銅礦（主要成分Cu₂O）和輝銅礦（主要成分Cu₂S）混合焙燒可得到銅，請將反應的方程式補充完整：2Cu₂O+Cu₂S$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$6Cu+SO₂↑．
（3）鐵、銅、鋁三種因素在地殼中的含量多少順序為Al＞Fe＞Cu，但三種金屬被人類發現和利用的時間是銅最早，而鋁最晚，這跟它們的金屬活動性有關．鋁具有很好的抗腐蝕性能，原因是鋁與氧氣反應形成了一層致密的氧化鋁薄膜．
（4）鎂鋁合金是汽車制造中的重要材料之一．為測定某鎂鋁合金（只含鎂、鋁兩種元素）的組成成分，某學習小組取3.9g合金粉末加入100.0g過量的鹽酸中，向充分反應后的溶液中加入過量20.0%的氫氧化鈉溶液，最終得到沉淀2.9g．
【質疑】通過討論，大家認為得到的沉淀質量數據可能有問題．按初中化學現有知識計算，沉淀的質量至少為9.425g．
【探討】經向老師請教，同學們了解到氫氧化鋁沉淀可與氫氧化鈉溶液反應，產生可溶性的偏鋁酸鈉，反應如下：NaOH+Al（OH）₃═NaAlO₂+2H₂O
【計算】若已知產生沉淀的質量與加入氫氧化鈉溶液的質量關系如圖所示，請計算：
①該合金中鎂的質量為1.2g；鋁的質量為2.7g．
②加入的鹽酸溶質質量分數為多少？（請寫出計算過程）

Answer 1

分析 （1）根據鋼是鐵的合金，鐵生銹的條件和煉鐵的原理分析回答；
（2）根據銅的性質和用途以及質量守恒定律分析回答；
（3）根據鋁的性質分析回答；
（4）【質疑】根據極值法計算沉淀的質量至少時多少．
①根據生成的氫氧化鎂沉淀的質量計算鎂的質量，再計算出鋁的質量．
②根據溶質質量分數的計算公式計算．

解答 解：（1）汽車制造中用得最多的金屬材料是鋼．鋼不是純金屬，是鐵的合金．車體表面噴漆不僅美觀，而且可有效防止鋼鐵與水和氧氣接觸而生銹．煉鐵的原理是利用一氧化碳與氧化鐵反應還原出鐵，反應的化學方程式為：Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂．
（2）汽車電路中的導線大都是銅芯的，這主要是利用了銅的導電性．將赤銅礦（主要成分Cu₂O）和輝銅礦（主要成分Cu₂S）混合焙燒可得到銅，由反應的方程式及質量守恒定律可知，應填入：SO₂↑．
（3）鐵、銅、鋁三種因素在地殼中的含量多少順序為Al＞Fe＞Cu，但三種金屬被人類發現和利用的時間是銅最早，而鋁最晚，這跟它們的金屬活動性有關．鋁具有很好的抗腐蝕性能，原因是鋁與氧氣反應形成了一層致密的氧化鋁薄膜．
（4）【質疑】
假設鎂的質量是3.9g，生成的氫氧化鎂的質量是x
Mg～Mg（OH）₂
24～58
3.9g       x
$\frac{24}{58}=\frac{3.9g}{x}$  解得：x=9.425g
假設鋁的質量是3.9g，生成的氫氧化鋁的質量是y
Al～Al（OH）₃
27      78
3.9g    y
$\frac{27}{78}=\frac{3.9g}{y}$  解得：y≈11.27g
按初中化學現有知識計算，沉淀的質量至少為9.425g．
【計算】①設該合金中鎂的質量為m
Mg～Mg（OH）₂
24        58
m         2.9g
$\frac{24}{58}=\frac{m}{2.9g}$ 解得：m=1.2g
鋁的質量為：3.9g-1.2g=2.7g
②設與1.2g鎂反應的鹽酸中溶質的質量為p
Mg+2HCl═MgCl₂+H₂↑
24      73
1.2g     p
$\frac{24}{73}=\frac{1.2g}{p}$  解得：p=3.65g
設與2.7g鋁反應的鹽酸中溶質的質量為q
2Al+6HCl═2AlCl₃+3H₂↑
54     219
2.7     q
$\frac{54}{219}=\frac{2.7g}{q}$  解得：q=10.95g
設與氫氧化鈉反應的鹽酸中溶質的質量為n
HCl+NaOH=NaCl+H₂O
36.5   40
n     40g×20.0%
$\frac{36.5}{40}=\frac{n}{40g×20%}$  解得：n=7.3g
加入的鹽酸溶質質量分數為：$\frac{3.65g+10.95g+7.3g}{100g}×100%$=21.9%．
故答為：（1）不是，水和氧氣，Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂．（2）導電，SO₂↑；（3）金屬活動性，鋁與氧氣反應形成了一層致密的氧化鋁薄膜．（4）【質疑】9.425g．【計算】①1.2；2.7．②21.9%．

點評 本題主要考查了金屬的性質、應用和根據化學方程式的計算，特別是計算的量比較大，應分清各個量之間的關系是解答本題的關鍵．