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3.金属材料在国防建设中起着重要的作用,图1为歼-15飞机在辽宁舰上起飞.

(1)铝合金用于制造飞机的外壳,铝合金材质的主要优点是强度大、质量轻.
(2)改装前的辽宁舰舰身锈迹斑斑,钢铁的锈蚀主要是铁与空气中的氧气、水共同作用的结果.工业生产中常用稀盐酸除去铁制品表面的铁锈,该反应的化学方程式为Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O.
(3)为了避免轮船的钢质外壳被腐蚀,通常在轮船外壳上镶嵌比铁活动性强金属.小明为探究锌、铁、铜三种金属的活动性顺序,设计了如图2的两个实验:
①实验一中,小明以“金属表面产生气泡的快慢”为标准来判断锌、铁的活动性强弱,有同学认为不够合理,理由是选取的酸的种类不同.
②实验二中,若出现铁丝表面出现红色物质现象,可证明铁的活动性强于铜,该反应的化学方程式为Fe+CuSO4═FeSO4+Cu.
(4)辽宁舰的建造耗费了大量的钢材.某兴趣小组在实验室用图3所示装置模拟炼铁的化学原理,并测定赤铁矿中氧化铁的质量分数(装置气密性良好,反应完全且赤铁矿中的杂质不参加反应,称重赤铁矿样品的质量为wg).
①装置A中生成铁的化学方程式为Fe2O3+3CO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO2,装置B中发生反应的化学方程式为CO2+2NaOH═Na2CO3+H2O.
②要测定该赤铁矿样品中氧化铁的质量分数,需要测量的数据是反应后装置A中药品的质量或测出反应前后装置B增加的质量.

分析 (1)根据铝合金的性质进行分析;
(2)根据铁生锈的条件解答;铁锈的主要成分是氧化铁,能与稀盐酸反应生成氯化铁和水进行分析;
(3)①从控制变量的角度进行分析;
②若铁的活动性强于铜,则铁可置换出硫酸铜中的铜;
(4)①根据一氧化碳在高温下还原氧化铁生成铁和二氧化碳;根据二氧化碳和氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水解答;
②由于氧化铁与一氧化碳反应生成了铁和二氧化碳,只要测出反应后装置A中药品的质量,就可计算出反应前后减少的质量,减少的质量就是氧化铁中氧的质量,从而计算出氧化铁的质量,进而计算出氧化铁的质量分数;或测出反应前后装置B增加的质量,即生成的二氧化碳的质量,根据二氧化碳的质量再计算出氧化铁的质量,进而计算出氧化铁的质量分数.

解答 解:(1)因铝合金材质强度大、质量轻,所以铝合金可用于制造飞机的外壳;
(2)钢铁的锈蚀,实际上是铁跟水和氧气共同作用的结果;
铁锈的主要成分是氧化铁,能与稀盐酸反应生成氯化铁和水,化学方程式为:Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O;
(3)①从图可以看出选取的酸的种类不同,因此以“金属表面产生气泡的快慢”为标准来判断锌、铁的活动性强弱不够合理;
②实验二中,若铁丝表面出现红色物质,溶液由蓝色变成浅绿色,可证明铁的活动性强于铜,铁和硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜,化学方程式为Fe+CuSO4═FeSO4+Cu;
(4)①一氧化碳在高温下还原氧化铁生成铁和二氧化碳,生成的二氧化碳能和氢氧化钠反应生成碳酸钠和水,化学方程式分别是:Fe2O3+3CO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO2,CO2+2NaOH═Na2CO3+H2O;
②由于氧化铁与一氧化碳反应生成了铁和二氧化碳,只要测出反应后装置A中药品的质量,就可计算出反应前后减少的质量,减少的质量就是氧化铁中氧的质量,从而计算出氧化铁的质量,进而计算出氧化铁的质量分数;或测出反应前后装置B增加的质量,即生成的二氧化碳的质量,根据二氧化碳的质量再计算出氧化铁的质量,进而计算出氧化铁的质量分数.所以,要测定该赤铁矿样品中氧化铁的质量分数,需要测量的数据是装置A在反应前后的质量变化或装置B在反应前后的质量变化.
故答案是:(1)强度大,质量轻;
(2)氧气、水,Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O;
(3)①选取的酸的种类不同;
②铁丝表面出现红色物质,Fe+CuSO4═FeSO4+Cu;
(4)①Fe2O3+3CO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO2,CO2+2NaOH═Na2CO3+H2O;
②反应后装置A中药品的质量,测出反应前后装置B增加的质量.

点评 本题难度较大,综合性较强.掌握常见合金的优点、钢铁锈蚀的原理和除锈原理以及根据实验分析、解决问题方法是解决本题的关键.

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【实验1】
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