Question

10．金屬是一種重要的材料，人類的生活和生產都離不開金屬，全世界每年因生銹損失的鋼鐵，約占世界年產量的十分之一．
（1）用質量相等的鎂粉和鋁粉，分別與溶質質量分數相同、等質量的稀鹽酸充分反應，產生氫氣的質量和反應所用時間的關系如圖1所示．則下列說法中正確的是AB；
A．曲線a、b分別表示鎂、鋁的反應情況  B．鹽酸均反應完，鎂恰好完全反應，鋁剩余
C．鹽酸均反應完，鎂、鋁也恰好完全反應 D．鎂、鋁都反應完，鹽酸有剩余
（2）聯想到工業上用鐵礦石冶煉鐵，他們在實驗室用CO還原氧化鐵，實驗如圖2所示：

①A、B處發生的現象分別是A固體由紅變黑；B石灰水變渾濁．
②為了防止溶液倒吸，本實驗停止加熱前是否要先斷開A和B的連接處？不需要（填“需要”或“不需要”），理由是氣體會一直通到裝置冷卻，不會發生倒吸．
（3）興趣小組的同學又準確稱取了11.5克生鐵樣品，放入裝有100.0g稀硫酸（足量）的燒杯中（燒杯質量為55.0g）．在化學反應過程中對燒杯（包括溶液和殘余固體）進行了四次稱量，記錄如表．

反應時間	t0	t1	t2	t3
燒杯和藥品的質量/g	166.5	166.3	166.1	166.1

求：①反應中產生氫氣0.4克；
②原生鐵樣品中鐵的質量分數．（寫出計算的過程，結果精確到0.1%）．

Answer 1

分析 （1）由已知：“用質量相等的鎂粉和鋁粉，分別與溶質質量分數相同、等質量的稀鹽酸充分反應”，若酸完全反應，金屬都剩余，則生成氫氣相等，若金屬完全反應，則生成氫氣一定不相等．
（2）回顧一氧化碳還原氯化鐵的實驗，回答對該實驗的操作所提出的問題．
（3）由表中的實驗數據可判斷第四次稱量時已完全反應，利用質量守恒定律，可計算放出氫氣的質量；
根據化學方程式求出鐵的質量，進而求出①．

解答 解：（1）根據化學方程式：Mg+2HCl=MgCl₂+H₂↑；2Al+6HCl═2AlCl₃+3H₂↑進行計算可知：
A、因為鎂的活動性比鋁的活動性強，鎂反應速度快，故A說法正確；
B、如果鹽酸均反應完，鎂恰好完全反應，鋁有剩余，故B說法正確；
C、如果鎂、鋁都反應完，則產生的氫氣一定不等，說法不正確．
D、鹽酸均反應完，鎂、鋁都反應完，生成的氫氣一定相等，故D說法正確；
故選AB
（2）一氧化碳還原氧化鐵生成鐵和二氧化碳，故看到的現象為固體由紅變黑，澄清石灰水變渾濁，為防止生成的鐵被氧化，實驗結束前還要繼續通一氧化碳直到冷卻，故不需要斷開；
（3）由質量守恒定律可知，生成氫氣的質量=反應前總質量一反應后總質量=11.5+100g+55g-166.1g=0.4g
設鐵的質量為x
Fe+H₂SO₄ =FeSO₄ +H₂↑；
56              2
x              0.4g
$\frac{56}{x}=\frac{2}{0.4g}$
   解得：x=11.2g 
原生鐵樣品中鐵的質量分數=$\frac{11.2g}{11.5g}$×100%=97.4%
故答案為：（1）AB；
（2）①A 固體由紅變黑，B 石灰水變渾濁，②不需要，氣體會一直通到裝置冷卻，不會發生倒吸；
（3）①0.4；②原生鐵樣品中鐵的質量分數是97.4%．

點評 本題為涉及較多的化學基礎知識，題目難點不大但涉及面較廣，耐心審題、沉著作答對于解答類似問題會有較大幫助．