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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

题目详情
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______.
(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1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,______首先被腐蚀.
乙中:铁片表面出现______,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______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______(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2所示的实验.
(1)图中量气管和水准管可用来测量气体体积,为准确测量氢气的体积,在读取量气管中液面读数的过程中,应注意______(填字母).
A.读数时视线与凹液面最低处相平
B.读数前应上下移动水准管,待两管液面相平再读数
C.保持水准管静止,待水准管中液面不再上升时再读数
(2)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:______.
(3)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______.
▼优质解答
答案和解析
(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;
【得出结论】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;
【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】
(1)读数时,要注意视线应于量气管凹液面的最低处保持水平;每次读数前应上下移动水准管,待两管液面相平再读数是为了防止水的压强造成的误差;故选AB.
(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,则氢气的质量=0.085L×0.09g/L=0.00765g,
设和稀硫酸反应的合金中锌的质量为x
Zn+H 2 SO 4 =ZnSO 4 +H 2
65 2
x0.00765g
65
x
=
2
0.00765g

x=0.145g
合金的质量为0.145g+0.416g=0.561g
所以合金中锌的质量分数为
0.145g
0.561g
×100%=24.6%
答:锌铜合金中铜的质量分数24.6%.
【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.