Question

7．金屬、氧化物、酸、堿、鹽是初中化學(xué)所學(xué)的重要知識．某探究小組每天都有新的探究認(rèn)為和發(fā)現(xiàn)．
（1）第一天的任務(wù)及發(fā)現(xiàn)：某小組同學(xué)發(fā)現(xiàn)實驗室的鐵釘部分生銹，其原因是鐵釘與空氣中的水蒸氣和氧氣同時接觸．有細(xì)心的同學(xué)發(fā)現(xiàn)，鐵在空氣中銹蝕后質(zhì)量會增加，有同學(xué)認(rèn)為該反應(yīng)不遵循質(zhì)量守恒定律．這個結(jié)論是否正確？為什么？
（2）第二天的任務(wù)及發(fā)現(xiàn)：小明同學(xué)取氧化銅與稀硫酸反應(yīng)，測定反應(yīng)后溶液中溶質(zhì)的成分，提出以下猜想：
猜想1：CuSO₄；
猜想2：CuSO₄、H₂SO₄．
小組同學(xué)向溶液中加入NaOH溶液，邊滴加邊攪拌，該過程中出現(xiàn)的現(xiàn)象為開始時無明顯現(xiàn)象，一會兒后產(chǎn)生藍(lán)色沉淀，通過驗證猜想2成立．
（3）第三天的任務(wù)及發(fā)現(xiàn)：同學(xué)們將含有CuSO₄、ZnSO₄和FeSO₄的廢液倒在廢液缸里，如果將廢液直接排放就會造成水污染．于是幾位同學(xué)利用課余時間出來廢液，回收工業(yè)重要原料硫酸鋅和有關(guān)金屬．實驗過程如圖所示：

請回答：
①操作Ⅳ的名稱是過濾；
②固體B的化學(xué)式為Fe；
③寫出步驟a其中一個反應(yīng)的化學(xué)方程式Zn+CuSO₄═ZnSO₄+Cu，或Zn+FeSO₄═ZnSO₄+Fe．
（4）將7g從廢舊電池外殼收集起來的鋅片（雜質(zhì)不溶于水且稀硫酸不反應(yīng)），加入盛有98g稀硫酸的燒杯中，恰好完全反應(yīng)后，稱得燒杯內(nèi)物質(zhì)的總質(zhì)量為104.8g．試計算：反應(yīng)后所得溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（精確到0.1%）．

Answer 1

分析 （1）鐵和水、氧氣同時接觸時容易生銹；
化學(xué)反應(yīng)遵循質(zhì)量守恒定律；
（2）氧化銅和稀硫酸反應(yīng)生成硫酸銅和水；
稀硫酸和氫氧化鈉反應(yīng)生成硫酸鈉和水，硫酸銅和氫氧化鈉反應(yīng)生成藍(lán)色沉淀氫氧化銅和硫酸鈉；
（3）鋅比鐵活潑，鐵比銅活潑；
鐵能夠被磁鐵吸引；
（4）鋅和稀硫酸反應(yīng)生成硫酸鋅和氫氣，反應(yīng)前后的質(zhì)量差即為反應(yīng)生成氫氣的質(zhì)量，根據(jù)氫氣的質(zhì)量可以計算生成硫酸鋅的質(zhì)量，進(jìn)一步可以計算反應(yīng)后所得溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

解答 解：（1）實驗室的鐵釘部分生銹，其原因是鐵釘與空氣中的水蒸氣和氧氣同時接觸；
鐵在空氣中銹蝕后質(zhì)量會增加，是因為鐵和空氣中的水、氧氣發(fā)生了反應(yīng)，因此質(zhì)量增加，遵循質(zhì)量守恒定律，該結(jié)論不正確．
故答案為：鐵釘與空氣中的水蒸氣和氧氣同時接觸；不正確，因為鐵與空氣中的水和氧氣發(fā)生了反應(yīng)．
（2）反應(yīng)后溶液中溶質(zhì)的成分可能是CuSO₄；也可能是CuSO₄、H₂SO₄；
向溶液中加入NaOH溶液，邊滴加邊攪拌，該過程中出現(xiàn)的現(xiàn)象為開始時無明顯現(xiàn)象，一會兒后產(chǎn)生藍(lán)色沉淀，通過驗證猜想2成立．
故填：CuSO₄、H₂SO₄；開始時無明顯現(xiàn)象，一會兒后產(chǎn)生藍(lán)色沉淀．
（3）①操作Ⅳ的名稱是過濾，通過過濾可以把固體和液體分離；
②固體B的化學(xué)式為Fe；Zn+CuSO₄═ZnSO₄+Cu，或Zn+FeSO₄═ZnSO₄+Fe
③步驟a中，鋅和硫酸銅反應(yīng)生成硫酸鋅和銅，和硫酸亞鐵反應(yīng)生成硫酸鋅和鐵，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Zn+CuSO₄═ZnSO₄+Cu，或Zn+FeSO₄═ZnSO₄+Fe．
故填：過濾；Fe；Zn+CuSO₄═ZnSO₄+Cu，或Zn+FeSO₄═ZnSO₄+Fe．
（4）設(shè)鋅的質(zhì)量為x，生成硫酸鋅的質(zhì)量為y，
反應(yīng)生成氫氣的質(zhì)量為：7g+98g-104.8g=0.2g，
Zn+H₂SO₄═ZnSO₄+H₂↑，
65        161   2
x          y   0.2g
$\frac{65}{x}$=$\frac{161}{y}$=$\frac{2}{0.2g}$，
x=6.5g，y=16.1g，
雜質(zhì)質(zhì)量為：7g-6.5g=0.5g，
反應(yīng)后所得溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：$\frac{16.1g}{104.8g-0.5g}$×100%=15.4%，
答：反應(yīng)后所得溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15.4%．

點評 合理設(shè)計實驗，科學(xué)地進(jìn)行實驗、分析實驗，是得出正確實驗結(jié)論的前提，因此要學(xué)會設(shè)計實驗、進(jìn)行實驗、分析實驗，為學(xué)好化學(xué)知識奠定基礎(chǔ)．