镁是20世纪才发展起来的年轻金属，广泛应用于航空、汽车、船舶、通讯电子和国防工业等。兴趣小...

镁是20世纪才发展起来的年轻金属，广泛应用于航空、汽车、船舶、通讯电子和国防工业等。兴趣小组同学对金属镁进行了如下探究。

（一）有关金属镁的化学性质探究

兴趣小组同学根据金属的化学性质，知道金属镁能与O2、稀盐酸和CuSO4溶液反应，并设计了如下实验进行验证（以下实验用镁条、镁条均已除去氧化膜）。

（1）兴趣小组同学把镁粉轻轻洒在酒精灯的火焰上，观察到火焰上跳动闪烁着点点银色火花，如绽放的美丽烟花。该反应的化学方程式是_______________________。

（2）兴趣小组同学探究镁与稀盐酸的反应，除观察到预期现象外，还观察到有灰白色沉淀生成的“异常”现象。于是进行了以下探究。

【实验1】向4份相同体积与浓度的稀盐酸中分别加入一定长度的某种镁带，现象如下：

【实验结论1】据表分析，________________是实验出现“异常”的因素之一。

【实验2】向4份相同体积与浓度的稀硫酸中分别加入一定长度的某种镁带，现象如下：

【实验结论2】对比实验1和实验2，______________是实验出现“异常”的因素之一。

（3）兴趣小组同学取一支试管，放入一根镁条，加入一定量硫酸铜溶液，观察到镁条表面有少量气泡产生，且有黑色物质生成。同学们对此实验的现象感到意外和困惑，于是查阅到了相关资料：

资料1：硫酸铜溶液在配制时加入了少量稀硫酸；

资料2：当金属粉末颗粒很小时，容易成为黑色；

资料3：生成的黑色物质可能是CuO、Cu中的一种或两种。

①镁条与硫酸铜溶液反应的实验中产生的气体可能为______________（写化学式）。

②同学们进一步设计实验确定黑色物质的成分，请在下表中补全实验方案。

通过以上探究，兴趣小组同学确定了黑色物质为Cu和CuO两种。

（二）有关镁条表面灰黑色“外衣”组成的探究

【发现问题】镁是一种银白色有金属光泽的金属，但久置的镁条总有一层灰黑色的“外衣”，这层灰黑色的“外衣”是什么物质呢？

【查阅资料】

（1）灰黑色“外衣”的成分是碱式碳酸镁晶体，化学式为：xMgCO3•yMg(OH)2•zH2O；

（2）Mg(OH)2：白色固体，难溶于水，受热会分解生成两种氧化物；

（3）MgCO3：白色固体，微溶于水，受热会分解生成两种氧化物；

（4）相同条件下，Mg(OH)2受热分解的温度比MgCO3分解的温度更低。

【组成测定】为精确测量碱式碳酸镁晶体的组成，兴趣小组同学取4.66g该晶体用热重分析仪对进行加热，使得各成份在不同温度下逐个分解（加热首先失去结晶水），测定剩余固体质量与分解温度之间关系（如下图所示）。

请回答下列问题：

（1）晶体中结晶水的质量为_______g。

（2）t4～t5段中，固体为_________（写化学式）。

（3）t5～t6段反应的化学方程式为________。

（4）根据图中数据计算xMgCO3•yMg(OH)2•zH2O中x：y：z =___________（填最简比）。

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铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，在航空、航天、汽车、机械制造、 船舶及化学工业中已大量应用。工业经济的飞速发展，对铝合金的需求日益增多，使铝合金的研究也随之深入。已知某铝合金粉末除铝外，还含有铁、铜中的一种或两种。某兴趣小组在老师的指导下，对铝合金粉末中铁、铜的存在情况进行了探究。

【查阅资料】铝与氢氧化钠溶液反应方程式为2Al+2NaOH+2H2O＝2NaAlO2+3H2↑( 产物NaAlO2溶于水)； Fe、Cu不与氢氧化钠溶液反应。

猜想1：该合金粉末中除铝外，还含有铁。

猜想2：该合金粉末中除铝外，还含有铜。

猜想3：该合金粉末中除铝外，还含有铁、铜。

【实验探究】下列实验仅供选择的试剂：10%盐酸、30%NaOH溶液。

【探究结论】猜想 _________成立。

【反思】一般来说，活泼金属能与盐酸等酸反应，而铝与酸、碱都能反应，说明铝具有特殊的性质。写出铝与稀盐酸反应的化学方程式 ___________________。

【拓展与分析】

为了验证铝、铁的金属活动性强弱，小刘同学设计了如下实验方案：把表面积相同的铝丝和铁片同时投入到相同体积的稀盐酸中，比较反应的剧烈程度。请你评价该方案在操作过程中和控制变量上的不足之处。

操作过程中的不足之处___________________。

控制变量上的不足之处________________________。

请你再设计一种不同类型的实验方案，验证铝、铁的金属活动性强弱。________________。

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铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已大量应用。工业经济的飞速发展，对铝合金的需求日益增多，使铝合金的研究也随之深入。已知某合金粉末除铝外，还含有铁、铜中的一种或两种。某兴趣小组在老师的指导下，对合金粉末中铁、铜的存在情况进行了探究。

查阅资料：铝与氢氧化钠溶液反应方程式为2Al+2NaOH+2H2O＝2NaAlO2+3H2↑( 产物NaAlO2溶于水)；Fe、Cu不与氢氧化钠溶液反应。

猜想1：该合金粉末中除铝外，还含有铁。

猜想2：该合金粉末中除铝外，还含有___________(填名称)。

猜想3：该合金粉末中除铝外，还含有铁、铜。

实验探究：下列实验仅供选择的试剂：10%盐酸、30%NaOH溶液。

探究结论：猜想__________成立。

反思：一般来说，活泼金属能与盐酸等酸反应，而铝与酸、碱都能反应，说明铝具有特殊的性质。写出铝与稀盐酸反应的化学方程式________________________________。

【拓展与分析】

请设计两个不同的实验方案，验证铝、铜的金属活动性强弱。

方案一：__________________。

方案二：_____________。

【总结归纳】由上述实验得出比较金属活动性强弱的方法有：

①_________________；②___________________。

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金属在生产、生活中应用广泛。

(1)钢铁制品是应用广泛的金属材料。据估计,每年全世界被腐蚀损耗的钢铁材料约占全年钢材产量的十分之一。某校化学兴趣小组的同学为探究金属腐蚀的原因,设计如下实验:

①如图,取一根约10cm的光亮铁钉放在自来水中,观察A、B、C三处的变化。几天后,他们会发现处_______最先出现铁锈,结合所学知识分析可知,铁在空气中生锈实际上是铁与______________相互作用发生一系列复杂的化学反应的过程。
②请你帮兴趣小组的同学写出一条保护金属资源的有效途径_________________________________。

(2)某同学为了验证Fe、Cu、Ag三种金属的活动性顺序,设计了如下方案，下列方案中能验证三种金属活动性顺序的是____________________________(填字母)。

A　 Ag、Cu、Fe( NO3)2溶液

B　 Ag、 Fe、Cu( NO3)2溶液

C　 Cu、 Fe( NO3 )2溶液、AgNO3溶液

D　 Fe 、Cu( NO3 )2溶液、AgNO3溶液

(3)向FeCl2和CuCl2的混合溶液中加入Zn、Mg和Fe的混合粉末,充分反应后过滤，洗涤,得到滤液和滤渣。下列说法正确的是_________________________(填字母)。

A 若滤渣中只含有Cu和Fe,滤液中一定含有氯化镁、氯化锌

B 向滤渣中加入足量稀盐酸,溶液变为浅绿色，则滤渣中一定含有Fe,一定不含Mg

C 若滤液呈浅绿色，则滤渣中一定含有Cu和Fe

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（09泰州） (11分)钢铁、铝合金、铜制品等是应用广泛的金属材料。据估计，每年全世界被腐蚀损耗的钢铁材料，约占全年钢产量的十分之一。某校化学兴趣小组的同学探究金属腐蚀的原因，设计如下实验：

(1)如图，取一根约10cm的光亮铁钉放在自来水中，观察A、B、C三处的变化。几天后，他们会发现　▲　处最先出现铁锈，大家结合书本知识知道，铁在空气中生锈实际是铁和　▲　  、　▲　　等物质相互作用发生一系列复杂的化学反应的过程。

(2)一同学联想到家里铜制餐具上有一层绿色物质，认为铜在空气中也会生锈。他们上网查阅资料，知道这种绿色物质的化学成分为Cu₂(OH)₂CO₃(铜绿)。他们从铜绿组成和空气的成分大胆猜测，铜生锈除了与铁生锈条件相同外，还应该有CO₂参加反应。

请写出铜在空气中生成铜绿的化学方程式　　　　▲ 　　　　 。

(3)【查阅资料】孔雀石的主要成分是Cu₂(OH)₂CO₃，也可以表示成CuCO₃·Cu(OH)₂。与孔雀石相似，还有许多矿物可用xCuCO₃·yCu(OH)₂(x、y都是正整数)表示，石青就是其中的一种。

【实验探究】为了验证石青的组成成分，他们设计了如下实验，请你共同参与探究。

【反思与拓展】

①确定步骤1中产生气体成分的实验方法是▲ 。

②根据以上探究，只要测定出参加反应的石青的质量、生成的氧化铜的质量和▲ 的质量，就可确定石青的化学式(即确定x、y的值)。

③防止金属锈蚀的方法很多，如制成不锈钢、在金属表面▲ (任写一种方法)。

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金属材料在日常生活中的应用十分广泛,某化学兴趣小组对金属的相关知识进行了探究。

（1）该小组同学要用如图装置做一氧化碳还原氧化铁的实验并检验该反应的气体生成物。已知由一氧化碳发生装置得到的CO中混有杂质CO2和H2O。

①请将下列装置接入到B、C、D位置中,装置中导管接口从左到右的连接顺序为:a→_________→h。

②F装置的双重作用是_____________。

③写出E装置中发生反应的化学方程式____________。

④实验开始时,使纯净的一氧化碳气体进入E装置一段时间后,再点燃E处酒精喷灯加热的目的是___________。

（2）某同学将一定量的锌粉加入到AgNO3、Cu( NO3 )2、Al(NO3)3的混合溶液中，充分反应后过滤,发现滤液为无色,向滤渣中滴加稀盐酸,没有气泡产生。

①根据现象判断滤渣的成分________。(填化学式)

②写出将锌粉加入混合溶液中发生反应的化学方程式________。(任写一个)

③猜想:滤液中的溶质为AgNO3、Zn( NO3)2、Al( NO3)3,请分析该猜想不合理的原因________。

（3）为了测定某黄铜样品(铜锌合金)中铜的质量分数,称取10g样品放入烧杯中,加入100g稀硫酸,二者恰好完全反应,反应后烧杯中剩余物质的总质量为109.9g,请计算该样品中铜的质量分数________。

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某兴趣小组的同学围绕着LNG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：

【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　　 （填编号）。

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0.416g。

【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。

　　　　　　　　　　　　 　　 （请在答题卡上写出计算过程）

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