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7.天然气作为清洁能源已成为我国现代化城市的首选燃料,LNG船是低温运输天然气的专用船舶,被喻为世界造船“皇冠上的明珠”.某兴趣小组的同学围绕着船舶使用的金属材料进行了研究.
【阅读与思考】
(1)在焊接不锈钢管道时,通常要使用氩气作保护气,这是因为氩气的化学性质稳定.
(2)金属在海水中易生锈腐蚀.造船工业为了避免轮船的钢铁外壳被腐蚀,通常在轮船外壳镶嵌另外一种金属.利用该金属与铁的活动性的不同,保护铁不易被腐蚀.
【研究课题1】
一般情况下,两种活动性不同的金属在潮湿的环境中接触时,哪种金属先被腐蚀呢?
【实验设计1】将打磨后的金属片进行如图一所示的实验,放置一段时间后将观察到的现象及分析填入下表:
现象分析
甲中:铝片表面出现灰白色物质,铁片表面几乎没有明显现象铝与铁在潮湿的环境中接触,铝首先被腐蚀.
乙中:铁片表面出现红棕色固体,铜片表面几乎没有明显现象铁与铜在潮湿的环境中接触,铁首先被腐蚀.
【得出结论】一般情况下,两种活动性不同的金属在潮湿的环境中接触时,活动性较强(填“强”或“弱”)的金属首先被腐蚀.
【知识应用】造船工业为避免轮船的钢铁外壳被腐蚀,通常在轮船外壳镶嵌的金属是D(填编号)
A.银块  B.铜块  C.锡块 D.锌块
(3)LNG船还使用了大量的锌铜合金.
【研究课题2】测定锌铜合金中锌、铜的质量分数
【实验设计2】进行如图二所示的实验.
①实验前,将已经打磨过的块状锌铜合金加工成碎屑其目的是:增大和稀硫酸的接触面积,加快反应速度.
②实验操作步骤:检查气密性,将药品和水装入各仪器中,连接好装置后,再次检查装置的气密性,记录量气管的液面位置为5mL,由A向B滴加足量试剂,待B中不再有气体产生并恢复至室温后,记录量气管的液面位置为85mL;将B中剩余固体过滤,洗涤,干燥,用电子天平称其质量为0.416克.
【数据处理】该实验条件下,氢气的密度是0.09g•L-1.根据上述的数据计算锌铜合金中铜的质量分数.(请写出计算过程)
【误差分析】如果操作规范,计算正确,但通过本方案测出的铜的质量分数计算值总是低于真实值,其主要原因是:①加入的稀硫酸占有一定的体积;②有一部分氢气留在试管和导管中.

分析 【阅读与思考】
(1)根据氩气的化学性质稳定可做氩气的保护气解答;
【实验设计1】根据实验现象分析实验结论;根据结论分析实验现象;
【得出结论】根据实验设计一中的现象和分析得出结论;
【知识应用】根据一般情况下,两种活动性不同的金属在潮湿的环境中接触时,活动性较强的金属先被腐蚀解答;
【实验设计2】
锌铜合金加工成碎屑,和稀硫酸的接触面积增大,可以加快反应速度;
【数据处理】铜锌合金与稀硫酸反应产生氢气的体积为85mL,则氢气的质量=0.085L×0.09g/L=0.00765g,求出合金中锌的质量,剩余固体就是铜,再加上剩余固体的质量就是合金的质量,从而可以求得铜的质量分数;
【误差分析】利用上述实验装置,测量结果总会偏小,原因是有一部分氢气留在试管和导管中

解答 解:(1)氩气的化学性质稳定可做氩气的保护气;故答案:稳定;
【实验设计1】甲中:铝片表面出现灰白色物质,铁片表面几乎没有明显现象,说明铝与铁在潮湿的环境中接触,铝首先被腐蚀,故答案:铝;
乙中:铁先被腐蚀,所以现象是铁的表面出现红棕色固体;故答案:红棕色固体;铁;
【得出结论】一般情况下,两种活动性不同的金属在潮湿的环境中接触时,活动性较强的金属先被腐蚀,故填:强;
【知识应用】一般情况下,两种活动性不同的金属在潮湿的环境中接触时,活动性较强的金属先被腐蚀,所以要选用金属活动性比铁强的金属锌;故答案
:D;
【实验设计2】
锌铜合金加工成碎屑,和稀硫酸的接触面积增大,可以加快反应速度,故答案:增大和稀硫酸的接触面积,加快反应速度;
【数据处理】铜锌合金与稀硫酸反应产生氢气的体积为85mL-5mL=80mL,则氢气的质量=0.08L×0.09g/L=0.0072g,
设和稀硫酸反应的合金中锌的质量为x
    Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑
    65             2
    x            0.0072g
$\frac{65}{2}=\frac{x}{0.0072g}$
x=0.234g
合金的质量为0.234g+0.416g=0.65g
所以合金中锌的质量分数为$\frac{0.234g}{0.65g}$×100%=36%,则锌铜合金中铜的质量分数1-36%=64%
答:锌铜合金中铜的质量分数64%.
故填:64%;
【误差分析】利用上述实验装置,测量结果总会偏小,原因是有一部分氢气留在试管和导管中,故答案为:有一部分氢气留在试管和导管中.

点评 本题探究了铜锌合金中铜和锌的质量分数的测定,完成此题,可以依据铜和锌的性质,根据题干提供的信息进行.本题还考查了量气的方法,关键是把握实验原理和操作方法,注重压强知识的运用及读数的方法.

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