劉海燕

不少同學(xué)在金屬和金屬材料的學(xué)習(xí)過程中，由于對概念、性質(zhì)等理解不透徹，經(jīng)常出現(xiàn)許多錯(cuò)誤，下面就本部分的錯(cuò)誤加以辨析，幫助同學(xué)們走出誤區(qū)。

鐵有兩種化合價(jià)+2、+3，在發(fā)生置換反應(yīng)后，鐵經(jīng)常用+2價(jià)，而不能用+3價(jià)，同時(shí)如果溶液中有Fe3+時(shí)一般會呈現(xiàn)淡黃色，而有Fe2+時(shí)常會呈現(xiàn)淺綠色。

單質(zhì)鐵與稀鹽酸、稀硫酸或CuSO4溶液反應(yīng)生成的都是+2價(jià)鐵的化合物，簡稱“亞鐵鹽”，而不是+3價(jià)的鐵鹽。我們可記住下面的規(guī)律：單質(zhì)鐵參加的置換反應(yīng)生成的是“亞鐵鹽”。

（2012年鹽城中考）某化學(xué)實(shí)驗(yàn)小組實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，將含有CuSO4、ZnSO4、FeSO4的廢液倒在廢液缸里，為回收金屬和鹽，同學(xué)們設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)方案：

請回答：

（1）濾液A和濾液B含有相同的溶質(zhì)，其名稱是__________；固體B的化學(xué)式為__________________________。

（2）寫出步驟①其中一個(gè)反應(yīng)的化學(xué)方程式____________________；步驟④發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為____________________。

（3）要檢驗(yàn)步驟④中加入的稀硫酸是否足量的方法是_______________________。

（4）若實(shí)驗(yàn)過程中的物質(zhì)損失可以忽略，要計(jì)算該廢液中硫酸鋅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，必須稱量：廢液的質(zhì)量和_______________。

錯(cuò)解：不能正確理解金屬活動順序表和沒有看清楚框圖中的條件。

剖析：計(jì)算硫酸鋅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的時(shí)候，需要的數(shù)據(jù)不清楚而造成錯(cuò)解。

正解分析：Zn排在Cu和Fe的前面，則Zn與CuSO4反應(yīng)生成Cu和ZnSO4，Zn與FeSO4反應(yīng)生成Fe和ZnSO4，則濾液A為ZnSO4；磁鐵吸引鐵粉，則B為Fe，固體C為Zn和Cu的混合物，加入稀H2SO4，Zn和稀H2SO4反應(yīng)，Cu不與稀H2SO4反應(yīng)；步驟④的濾渣中加入的稀硫酸，觀察是否有氣泡產(chǎn)生，判斷稀H2SO4是否過量。

天平平衡后再加入物質(zhì)探究平衡問題，關(guān)鍵要看天平兩邊的質(zhì)量增加情況，這個(gè)過程常有氣體產(chǎn)生，要考慮加入的固體質(zhì)量減去氣體質(zhì)量才是增加的質(zhì)量。

（2013年蘇州模擬）一定條件下，在托盤天平的左右兩盤上各放一只燒杯，均加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)相同、體積相同的稀鹽酸，調(diào)整天平呈平衡狀態(tài)。下列實(shí)驗(yàn)操作，最終仍能使天平保持平衡的是（）

A.向左、右兩燒杯中分別加入5.6 g Fe和1.8 g Al，兩種金屬完全溶解

B.向左、右兩燒杯中分別加入質(zhì)量相等的Al、Zn，兩種金屬完全溶解

C.向左、右兩燒杯中分別加入相等質(zhì)量的Fe、CuO，反應(yīng)后鹽酸有剩余

D.向左、右兩燒杯中分別加入相等質(zhì)量的Mg、Al，反應(yīng)后兩種金屬均有剩余

錯(cuò)解：A、B、C

剖析：造成錯(cuò)解的原因主要是因?yàn)榻饘俸退岱磻?yīng)產(chǎn)生氣體或者金屬有剩余被忽略而造成錯(cuò)解。

正解：D

正解分析：選項(xiàng)A中，加入兩種金屬反應(yīng)都產(chǎn)生氫氣，因?yàn)榻饘偻耆芙猓媒饘貴e和Al分別計(jì)算氫氣的質(zhì)量為0.2 g和0.2g，則兩邊質(zhì)量增加分別是5.6g-0.2g=5.4g和1.8 g-0.2 g=1.6 g，兩邊質(zhì)量增加不相等，天平不平衡。選項(xiàng)B加入兩種金屬全部溶解，計(jì)算氫氣應(yīng)該用金屬，相等質(zhì)量的兩種金屬產(chǎn)生氫氣的質(zhì)量不相等，所以兩邊增加的質(zhì)量不相等，天平不平衡。選項(xiàng)C相同質(zhì)量的兩種物質(zhì)放入后Fe能產(chǎn)生氫氣，而CuO不能產(chǎn)生氣體，兩邊質(zhì)量不相等，天平不平衡。選項(xiàng)D由題意可知兩種金屬均有剩余，用相同質(zhì)量的稀鹽酸計(jì)算出產(chǎn)生氫氣的質(zhì)量，增加的質(zhì)量相等，天平兩邊平衡。

金屬和酸反應(yīng)產(chǎn)生氫氣的圖像，一方面考慮氫氣的最終質(zhì)量，首先明確計(jì)算氫氣的質(zhì)量要用金屬還是酸來計(jì)算，注意分析題意，用完全反應(yīng)的物質(zhì)來計(jì)算氫氣。另一方面開始反應(yīng)時(shí)能體現(xiàn)反應(yīng)快慢，也就是通過金屬的活動性來判斷開始的速度快慢。

相等質(zhì)量的鋅、鐵與足量的稀硫酸反應(yīng)，生成氫氣的質(zhì)量m與反應(yīng)時(shí)間t的關(guān)系如圖，其中合理的是（）

錯(cuò)解：A、C、D

剖析：不能正確理解金屬與酸反應(yīng)速率的快慢與金屬的活動性有關(guān)，同時(shí)還與金屬的相對原子質(zhì)量有關(guān)。不能正確理解曲線與橫軸、縱軸之間的關(guān)系。

正解：B

正解分析：開始反應(yīng)時(shí)的快慢，鋅的金屬活動性比較強(qiáng)，開始鋅反應(yīng)快，鋅的圖像在上面；最后看生成氫氣的質(zhì)量，因?yàn)轭}中用了足量的稀硫酸，計(jì)算氫氣的質(zhì)量應(yīng)該用金屬的質(zhì)量，又因?yàn)殍F的相對原子質(zhì)量小，所以產(chǎn)生的氫氣多，所以最后鋅的圖像又在下面，B圖像符合。

含雜質(zhì)物質(zhì)參加反應(yīng)進(jìn)行有關(guān)計(jì)算時(shí)，錯(cuò)誤之一：是常把不純量直接代入化學(xué)方程式進(jìn)行計(jì)算。錯(cuò)誤之二：是常把雜質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)當(dāng)成純度代入化學(xué)方程式進(jìn)行有關(guān)計(jì)算。

造成錯(cuò)誤的原因是：沒有真正理解和正確應(yīng)用質(zhì)量守恒定律，為此應(yīng)明確化學(xué)方程式中各物質(zhì)之間的質(zhì)量關(guān)系是純凈物之間的質(zhì)量關(guān)系，是真正的“參加反應(yīng)的”和“反應(yīng)生成的”物質(zhì)之間的質(zhì)量關(guān)系。

（2013年沂水模擬）26g黃銅（Cu-Zn合金）與100g稀硫酸在燒杯中恰好能完全反應(yīng)，反應(yīng)測得燒杯中剩余物質(zhì)的總質(zhì)量為125.8g。

求：（1）黃銅中銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

（2）反應(yīng)后所得溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。（計(jì)算結(jié)果精確到0.1%）

錯(cuò)解：用26g、100 g、125.8 g三個(gè)數(shù)量直接代入化學(xué)方程式中進(jìn)行相關(guān)計(jì)算。

剖析：代入化學(xué)方程式中是混合物的質(zhì)量。正解：氫氣的質(zhì)量為：26g+100g-125.8 g=0.2 g。設(shè)鋅的質(zhì)量為x。

Zn+H2SO4ZnSO4+H2↑

65161 2

x y0.2 g

65：x=2：0.2 g，解得：x=6.5 g

161：y=2：0.2 g，解得：y=16.1 g

黃銅中銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：（26 g-6.5 g）/26 g×100%=75%

反應(yīng)后所得溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)：16.1 g/（125.8 g-26 g+6.5 g）×100%=15.1%

答：黃銅中銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為75%，反應(yīng)后所得溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15.1%。

正解分析：根據(jù)質(zhì)量守恒定律可知，物質(zhì)減少的質(zhì)量就是生成氫氣的質(zhì)量，根據(jù)化學(xué)方程式可以進(jìn)一步計(jì)算出Zn的質(zhì)量，進(jìn)而求出黃銅中銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；根據(jù)氫氣的質(zhì)量，計(jì)算出生成物硫酸鋅的質(zhì)量，反應(yīng)后所得溶液的質(zhì)量應(yīng)該是黃銅的質(zhì)量與稀硫酸的質(zhì)量減去生成氫氣的質(zhì)量，再減去銅的質(zhì)量，進(jìn)一步求出所得溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

不能認(rèn)為只要活潑金屬就比不活潑金屬易生銹。如Zn、Al比Fe活潑，但Zn、Al不易生銹，其原因是因?yàn)槠浔砻嬗幸粚又旅艿难趸?，阻止空氣進(jìn)一步與金屬Al、Zn反應(yīng)。對于金屬資源要做到合理開發(fā)，保護(hù)金屬資源的途徑也是多樣的，對多種途徑了解不透會造成錯(cuò)解。

2009年2月12日，我外交部就法國某公司拍賣我國兩件重要文物兔首和鼠首（如圖），發(fā)表嚴(yán)正聲明：中國對其擁有不可置疑的所有權(quán)。目前我國正在積極追討這兩件文物。兔首和鼠首均為青銅器（銅、錫合金），表面呈綠色，這是銅器長期暴露在空氣中生成了銅銹（銅銹俗稱銅綠）。為了弄清銅綠的組成和銅生成銅綠的條件，某化學(xué)實(shí)驗(yàn)小組進(jìn)行了如下探究：

I.探究銅綠的組成

【查閱資料】通過查閱資料知道：銅綠受熱易分解。

【設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)】

（1）小芳從其他銅器上取下適量的干燥銅綠，按圖所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)過程中，觀察到：試管口內(nèi)有水珠出現(xiàn)，說明了銅綠中含有氫、氧元素；澄清石灰水變渾濁，說明了銅綠中含有____元素。

（2）小芳取下少量試管內(nèi)反應(yīng)后的剩余物，放入另一支試管中，滴入稀硫酸，充分反應(yīng)后，溶液變藍(lán)色，說明銅綠中含有______元素。

【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】銅綠是由銅、氫、氧和碳元素組成的。

II.探究銅生成銅綠的條件

【查閱資料】銅綠的化學(xué)式是Cu2（ OH）2CO3，它受熱會分解生成三種氧化物。銅綠分解的化學(xué)方程式為_____________________。

【猜想與假設(shè)】據(jù)銅綠的組成和查閱的資料判斷，銅綠可能是銅與氧氣及______共同作用而形成的。

【設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)】借鑒課本“鐵釘銹蝕條件的探究”實(shí)驗(yàn)，小梁設(shè)計(jì)了“銅片銹蝕條件的探究”實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)如圖所示（所用銅片潔凈、光亮，試管內(nèi)的“”為銅片）：

實(shí)驗(yàn)較長時(shí)間后，發(fā)現(xiàn)______試管中銅片最先生銹（填試管字母編號）。

【評價(jià)與改進(jìn)】小區(qū)認(rèn)為小梁設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)還不夠完善，要得出正確的結(jié)論，還要補(bǔ)充一個(gè)實(shí)驗(yàn)。你認(rèn)為要補(bǔ)充的一個(gè)實(shí)驗(yàn)是（用圖表示亦可）____________。

【拓展與應(yīng)用】小明發(fā)現(xiàn)從不同地點(diǎn)收集到的兩個(gè)銅器（一個(gè)是純銅做的，一個(gè)是青銅做的）中，純銅器的銅綠比青銅器的少，他據(jù)此分析認(rèn)為青銅比純銅易銹蝕。小明的分析是否全面？請你說明理由。

___________________________________。

錯(cuò)解：按照鐵生銹的原理進(jìn)行思考解題造成錯(cuò)解。

剖析：誤以為銅生銹和鐵生銹的原理是一樣的。

正解：I.（1）碳、氧或C、O（2）銅或Cu

II.【查閱資料】Cu2（OH）2CO32CuO+H2O + CO2↑

【猜想與假設(shè)】水、二氧化碳或H2O、CO2（只寫一個(gè)不正確）

【設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)】D

【評價(jià)與改進(jìn)】把銅片置于裝有干燥空氣（或氧氣和二氧化碳）的試管中，放置對比觀察?；蛉鐖D所示。

【拓展與應(yīng)用】不全面，因?yàn)椴煌攸c(diǎn)空氣成分的含量不同，無法比較（或條件不同，無法比較）。

正解分析：根據(jù)銅綠的實(shí)驗(yàn)和查閱資料可知，銅綠加熱分解的化學(xué)方程式為：Cu2（ OH ）2CO32CuO +H2O + CO2↑，依據(jù)鐵生銹的條件的探究，D試管中的銅最先生銹，由此可以得出銅生銹都需要潮濕的空氣、氧氣和二氧化碳。根據(jù)小梁的設(shè)計(jì)還應(yīng)該做一個(gè)把銅片放到干燥空氣中的實(shí)驗(yàn)，這樣設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)就比較完善了。