Question

2．某化學(xué)學(xué)習(xí)小組為比較鎂和鐵的金屬活動性強弱設(shè)計了如下實驗方案．
【實驗準(zhǔn)備】
（1）用98%的濃硫酸配制10%的硫酸溶液．現(xiàn)有燒杯、玻璃棒、膠頭滴管，還需要的儀器有量筒；在稀釋時一定要把濃硫酸慢慢注入水中，并不斷攪拌．
（2）準(zhǔn)備兩塊表面積相同的鎂條和鐵條，并除去表面的氧化膜．要求兩種金屬片表面積相同的原因是控制變量．
【探究一】將除去氧化膜的鎂條、鐵條，分別與相同體積、相同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的硫酸反應(yīng)，觀察到鎂比鐵反應(yīng)更劇烈，說明鎂比鋁的金屬活動性強．
【探究二】
（1）連接儀器組裝成如圖1所示實驗裝置．某學(xué)生用抽拉法檢査該裝置的氣密性，發(fā)現(xiàn)被拉出的針筒活塞一段時間后又回到原來的位置，你認(rèn)為該裝置是否漏氣？不漏氣．
（2）依次進行鎂、鐵與硫酸反應(yīng)，寫出鎂與硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式：Mg+H₂S0₄═MgS0₄十H₂↑；
要比較兩種金屬活動性強弱，可以測定兩種金屬與硫酸反應(yīng)得到相同體積氫氣所需要的時間，還可測定相同時間內(nèi)產(chǎn)生的氣體體積，（3）若實驗所用的金屬均過量，則Mg產(chǎn)生的H₂的質(zhì)量相等（填“大于”“小于”或“等于”）Fe產(chǎn)生的H₂質(zhì)量．
（4）取等質(zhì)量的鎂、鐵兩種金屬．將鎂放人稀硫酸中，鐵放人稀鹽酸中，產(chǎn)生氫氣的質(zhì)量隨反應(yīng)時間變化曲線如圖2所示．下列說法正確的是C（填序號）．
A．消耗鐵的質(zhì)量一定小于鎂的質(zhì)量
B．充分反應(yīng)后，鎂、鐵一定都有剩余
C．充分反應(yīng)后，溶液的質(zhì)量一定都有所增加
D．充分反應(yīng)后，稀硫酸和稀鹽酸一定都沒有剩余
【探究三】在硫酸銅和硫酸亞鐵的混合溶液中加入一定量的鎂粉，充分反應(yīng)后過濾，向濾出的固體中滴加稀硫酸，沒有氣泡產(chǎn)生．下列判斷正確的是ACD．
A．濾出的固體中一定含有銅
B．濾出的固體中可能含有鐵和鎂
C．濾液中可能含有硫酸銅
D．濾液中一定含有硫酸鎂和硫酸亞鐵．

Answer 1

分析 【實驗準(zhǔn)備】（1）根據(jù)配置溶液的操作分析用到的儀器，根據(jù)稀釋濃硫酸的要求及注意的事項分析；
（2）根據(jù)影響反應(yīng)速率的因素分析需要控制的變量；
【探究一】根據(jù)金屬與酸反應(yīng)的劇烈程度比較金屬的活潑性；
【探究二】
（1）根據(jù)檢查裝置氣密性的原理分析；
（2）根據(jù)鎂與硫酸的反應(yīng)，寫出反應(yīng)的方程式；
（3）當(dāng)金屬過量時，與酸反應(yīng)生成氫氣的質(zhì)量決定于酸的質(zhì)量；
（4）據(jù)圖象可以得出：a、比較氫氣的多少，從而可以判斷出金屬的相對原子質(zhì)量的大小，得到氫氣多的則相對原子質(zhì)量��；b、判斷金屬的活動性強弱，反應(yīng)時間短或斜線斜率大的則該金屬的活動性強
【探究三】本題可根據(jù)金屬活動順序及物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)，采用逐一驗證法進行解答，也可正向理論推斷；首先“向濾 出的固體中滴加稀硫酸，沒有氣泡產(chǎn)生“，說明固體中沒有鐵或鎂；其次從金屬活動順序及題中給的信息“一定量的鎂粉”進行判斷．

解答 解：【實驗準(zhǔn)備】（1）用98%的濃硫酸配制l0%的硫酸溶液．除了需要上述儀器外，還 需要用到量筒量取濃硫酸以及水的體積，；在稀釋濃硫酸時，一定要把濃硫酸慢慢注入水中，并不斷攪拌，且不可將水倒入濃硫酸中；
（2）由于金屬體積的大小影響與酸反應(yīng)的速率．所以，要求兩種金屬片表面積相同的原因是控制變量；
【探究一】由于鎂比鋁的活動性強，所以，與硫酸反應(yīng)時鎂比鋁反應(yīng)更劇烈；
【探究二】
（1）如果裝置不漏氣，針筒的活塞被拉出一段后，針筒內(nèi)壓強變小，在大氣壓的作用下，活塞一段時間后又回到原來的位置；
（2）鎂與硫酸反應(yīng)生成了硫酸鎂和氫氣，反應(yīng)的化學(xué)方程式是：Mg+H₂S0₄═MgS0₄十H₂↑；要比較兩種金屬活動性強弱，可以測定兩種金屬與硫酸反應(yīng)得到相同體積氫氣所需要的時間；還可測定相同時間內(nèi)產(chǎn)生的氣體體積；
（3）若鎂和鐵均過量，則裝置甲中產(chǎn)生的H₂的質(zhì)量等于裝置乙中產(chǎn)生的H₂質(zhì)量．
（4）A、由于鐵的相對原子質(zhì)量大，因此得到相同質(zhì)量的氫氣，參加反應(yīng)的鐵的質(zhì)量要多一些，故A錯誤；
B、等質(zhì)量的不同金屬得到的氫氣一樣多，說明參與反應(yīng)的金屬的質(zhì)量一定不一樣多，因此至少有一種金屬剩余，故B錯誤；
C、金屬與酸反應(yīng)，由于放入的金屬的質(zhì)量比產(chǎn)生的氫氣的質(zhì)量大，所以溶液的質(zhì)量一定增大，故C正確；
D、由于得到的氫氣一樣多，根據(jù)元素的質(zhì)量守恒可知，參加反應(yīng)的稀鹽酸和稀硫酸的溶質(zhì)中氫元素的質(zhì)量一定相等，從而說明參與反應(yīng)的兩種酸的質(zhì)量一定不一樣多，沒說酸的量，所以可能都剩下，也可能一種剩余，故D錯誤；
故選C．
【探究三】根據(jù)金屬活動順序表知鎂比鐵活潑，鐵比銅活潑，所以加入鎂粉，首先鎂粉和硫酸銅溶液反應(yīng)，置換出單質(zhì)銅，如果鎂粉足量可以再繼續(xù)和硫酸亞鐵反應(yīng)置換出鐵，向濾出的固體中滴加稀硫酸，沒有氣泡產(chǎn)生，說明固體中不含有和稀硫酸反應(yīng)的金屬．
A、因為鎂和硫酸銅、硫酸亞鐵都能發(fā)生置換反應(yīng)，所以濾出的固體中一定含有銅，故A正確；
B、因為“向濾 出的固體中滴加稀硫酸，沒有氣泡產(chǎn)生“，說明濾出的固體一定不含有鐵或鎂，故B錯誤；
C、因為“加入一定量的鎂粉”，如果鎂粉不足，則濾液中可能含有硫酸銅，故C正確；
D、由于，首先鎂粉參與反應(yīng)，所以濾液中一定有硫酸鎂，固體中無鐵，說明硫酸亞鐵未反應(yīng)，所以濾液中也一定有硫酸亞鐵，故D正確；
故選：ACD．
故答為：（【實驗準(zhǔn)備】（1）量筒  把濃硫酸慢慢注入水中    （2）控制變量；
【探究一】鎂比鋁的金屬活動性強；
【探究二】（1）不漏氣；    （2）Mg+H₂S0₄═MgS0₄十H₂↑，相同時間內(nèi)產(chǎn)生的氣體體積；（3）相等；（4）C．
【探究三】
【探究三】ACD．

點評 本題是一道綜合知識題目，考查的角度較廣，難度較大，要求學(xué)生具有分析和解決問題的能力．