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    9．金属是一种重要的材料，人类的生活和生产都离不开金属．图1表示了金属活动性（由强到弱）顺序表中铜、锡、铁和铝元素被人类大规模开发、利用的大致年限．

    （1）根据图1中数据和有关的化学知识，你认为金属大规模开发利用的先后顺序跟下列哪些因素有关③⑤．
    ①地壳中金属元素的含量  ②金属的导电性  ③金属的活动性  ④金属的延展性  ⑤金属冶炼的难易程度
    （2）图2A是金属的一个应用实例，利用了金属的导热性．图2B是两块金属片相互刻划后，在纯铜片上有明显的划痕，说明铜的硬度小．
    （3）已知在相同的条件下，金属的活动性越强，金属和酸反应产生气泡（氢气）的速度就越快．
    Al、Cu、Fe三种金属在稀盐酸里的反应现象如图3所示：①如图3中Y所代表的金属是Cu（填“Cu”或“Fe”），②Al、Cu、Fe三种金属的活动性由强到弱的顺序为Al＞Fe＞Cu．
    （4）每年世界上钢铁的产量很高，但钢铁的锈蚀也给人类带来了巨大的损失．铁在空气中锈蚀，实际上是铁跟氧气和水等物质相互作用的结果．
    （5）铁生锈有弊也有利．一化学兴趣小组对某月饼包装盒中的“脱氧剂”很好奇，他们观察到“脱氧剂”外包装标注的成分为铁粉、活性炭和氯化钠，打开发现灰黑色的固体中还夹杂着少量红棕色粉末．
    【资料获悉】①铁系“脱氧剂”的作用原理是利用铁能被氧气氧化，从而达到除氧保鲜的目的．铁被氧气氧化最终产物为红棕色的Fe2O3（其他产物忽略不计）．
    ②Fe2O3+3H2SO4═Fe2（SO4）3+3H2O；        Fe+Fe2（SO4）3═3FeSO4．
    ③“碱石灰的干燥管”可以用来干燥氧气、氢气等气体．
    ④铁、活性炭、Fe2O3固体不溶于水，Fe2（SO4）3、NaCl、FeSO4固体能溶于水．
    【探究目的】小组同学欲探究该“脱氧剂”是否已经失效，并测定10.00g样品各成分的质量，设计了以下探究实验．
    【实验探究】（假设所有操作没有损失）
    步骤1：小刚用磁铁接近样品，发现磁铁吸引了部分黑色固体．
    步骤2：称取10.00g样品于一烧杯中，加足量水充分搅拌溶解后，过滤，将滤
    渣洗涤、干燥、称得其质量为8.32g．
    步骤3：按如图4装置，将得到的8.32g固体与足量稀硫酸反应，用电子秤称得反应前后总质量差为0.11g．
    步骤4：将锥形瓶中反应后的液体过滤，并将滤渣洗涤、干燥后，称得其质量为1.20g．
    步骤5：分析测算步骤4中所得滤液知：滤液中溶质是硫酸和硫酸亚铁，且最后分离出16.72g硫酸亚铁．
    【交流讨论】
    ①由步骤1得出的结论是“脱氧剂”没有失效．
    ②步骤2目的是除去氯化钠，并间接测得氯化钠的质量，并知道它的质量为1.68g．
    ③步骤4中滤渣的主要成分是碳，若没有经过洗涤，则称得的质量＞ 1.20g（填“＞”或“=”或“＜”）
    ④小刚认为0.11g差值即为H2的质量，并由此计算出样品中单质铁的质量为3.08g．小华提出在装置的a导管处应该再连接一个盛有碱石灰的干燥管，他这样做的理由是除去H2中混有的水蒸气．
    ⑤小华还认真分析题中所给资料，他认为用产生H2的质量计算样品中铁的质量不合理．其理由是：样品中的铁，除了与稀硫酸反应生成H2外，还有一部分铁与硫酸铁溶液反应．
    【学生实验】小华将步骤3的装置进行了改进，重新称取10.00g样品进行实验，并准确测得固体与足量稀硫酸反应前后总质量差为0.1g．                                                              
    ⑥请根据以上数据，计算10g该样品中各成分的铁和氧化铁的质量．（只写出结果）
    铁：3.92g，氧化铁：3.2g．

    分析 （1）金属的利用与金属的活动性和金属的冶炼难易有关；
    （2）根据金属的性质分析；通过相互刻划，可以比较硬度；
    （3）根据Y的表面没有气泡分析Y金属；根据金属与酸是否反应以及反应产生气泡的多少比较金属的活泼性；
    （4）根据铁生锈的原理分析判断；
    （5）根据单质的铁能被磁铁吸附分析；
    根据氯化钠能溶于水，铁粉、活性炭不易溶于水，可通过加水溶解掉氯化钠；
    根据滤渣表面粘附少量溶质分析；
    碱石灰可以吸收水分；
    样品在稀硫酸中除了Fe、Fe2O3分别能与稀硫酸反应外，还存在反应：Fe+Fe2（SO4）3=3FeSO4．因此，小明用产生H2的质量计算样品中铁的质量不合理．
    根据步骤2中溶解前后的质量差可知氯化钠的质量；根据步骤4中滤渣为活性炭及质量；根据生成的氢气的质量为可求出与硫酸反应的铁的质量，再结合与Fe2（SO4）3反应消耗铁的质量，可求出铁的质量，最后剩余的是氧化铁，可知氧化铁的质量．

    解答 解：（1）金属大规模开发，利用的先后顺序与金属的活动性和金属冶炼的难易有关，故选③⑤；
    （2）由于金属具有传热性，可用于制炊具；通过相互刻划，可以比较硬度．所以该实验探究的目的是：比较金属的硬度；故填：导热；硬度小；
    （3）由金属与酸反应的图示可知：铝、铁能与酸反应，铝与酸反应最剧烈，说明了铝最活泼，其次是铁，在金属活泼性顺序表中位于氢的前边，铜不与酸反应，在金属活泼性顺序表中应位于氢的后面，所以三种金属的活泼性强弱顺序是：Al、Fe、Cu；故填：Cu；Al＞Fe＞Cu；
    （4）铁的生锈实际上是铁与空气中的氧气及水共同作用的结果；故填：氧气和水；
    （5）①由用磁铁接近样品，发现磁铁吸引了部分黑色固体，说明了样品中含有单质的铁，即“脱氧剂”没有失效．故填：“脱氧剂”没有失效；
    ②将样品加足量水充分搅拌溶解，将样品中的氯化钠溶解．而没有溶解的物质是铁粉、活性炭，它们的质量是8.32g，则氯化钠的质量是10.00g-8.32g=1.68g．
    故填：除去氯化钠，并间接测得氯化钠的质量；1.68g．   
    ③碳与酸不反应；由于滤渣表面粘附少量溶质，所以，称得的质量大于1.20g；故填：碳；＞
    ④因为氧化铁与稀硫酸反应有水生成，所以应该在装置的a导管处应该再连接一个盛有碱石灰的干燥管，从而除去H2中的水蒸气．故填：除去H2中混有的水蒸气；
    ⑤样品在稀硫酸中除了Fe、Fe2O3分别能与稀硫酸反应外，还存在反应：Fe+Fe2（SO4）3=3FeSO4．因此，小明用产生H2的质量计算样品中铁的质量不合理．实际上，样品中单质铁的质量应该是与酸反应消耗的铁和与Fe2（SO4）3反应消耗铁的质量总和．
    故填：样品中的铁，除了与稀硫酸反应生成H2外，还有一部分铁与硫酸铁溶液反应．
    ⑥由步骤2可知：氯化钠的质量为：10.00g-8.32g=1.68g，即氯化钠的质量是1.68g．
    由步骤4可知：滤渣为活性炭，质量为：1.20g．
    设生成0.1g氢气需要铁的质量为x
    Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑
    56             2
    x            0.1g
    $\frac{56}{2}=\frac{x}{0.1g}$，
    x=2.8g，
    即样品中铁的质量是2.8g．
    所以，氧化铁的质量是：10.00g-1.68g-1.20g-2.8g=4.32g．
    答：氯化钠的质量是1.68g；活性炭的质量是1.20g；铁的质量是2.8g；氧化铁的质量是4.32g．
    故填：铁：3.92；氧化铁：3.2．

    点评 解答本题的关键是要掌握铁的物理性质和化学性质两方面的知识及其化学方程式的书写方法，只有这样才能对问题做出正确的判断．

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