Question

1．我國(guó)第四套人民幣硬幣中使用到鎳（Ni）、銅、鐵等金屬．某興趣小組決定探究Ni、Fe、Cu的金屬活動(dòng)性順序．
（1）[查閱資料]鎳能與稀硫酸反應(yīng)，生成可溶于水的NiSO₄，并放出氫氣．
①寫出鎳與稀硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式Ni+2HCl=NiCl₂+H₂↑．
②結(jié)合所學(xué)知識(shí)，不能（填“能”或“不能”）直接比較出Ni、Fe的金屬活動(dòng)性強(qiáng)弱．
（2）[探究實(shí)驗(yàn)]（所用金屬片均已用砂紙打磨）．

實(shí)驗(yàn)步驟	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象	結(jié)論
相同濃度的NiSO4溶液	鐵片表面有固體析出，銅片表面沒(méi)有明顯現(xiàn)象．	三種金屬活動(dòng)性由強(qiáng)到弱的順序?yàn)椋篎e、Ni、Cu．

（3）[實(shí)驗(yàn)反思]用鎳片、硫酸亞鐵溶液和CuSO₄（填化學(xué)式）溶液通過(guò)實(shí)驗(yàn)也能判斷Fe、Ni、Cu的金屬活動(dòng)性順序．
（4）[遷移應(yīng)用]某化學(xué)實(shí)驗(yàn)室廢液桶中收集了溶有大量FeSO₄、CuSO₄的廢液，此外還有一些不溶性雜質(zhì)．若廢液直接排放到下水道不僅造成重金屬污染，而且造成浪費(fèi)，該�；瘜W(xué)興趣小組同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖廢液處理方案，請(qǐng)回答有關(guān)問(wèn)題：

①?gòu)U液在加入金屬X前需進(jìn)行過(guò)濾，過(guò)濾時(shí)需要將圓形濾紙折疊處理．如圖不該出現(xiàn)的情況是D．

②加入過(guò)量金屬X發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為Fe+CuSO₄=FeSO₄+Cu，溶液Y是稀硫酸．

Answer 1

分析 （1）①鎳與稀鹽酸反應(yīng)生成氯化鎳和氫氣，寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式即可．
②在金屬活動(dòng)性順序中，位于氫前面的金屬能置換出酸中的氫，且金屬活動(dòng)性越強(qiáng)，與酸反應(yīng)產(chǎn)生氫氣的速率越快，據(jù)此進(jìn)行分析解答．
（2）在金屬活動(dòng)性順序中，位于前面的金屬能把排在它后面的金屬?gòu)钠潲}溶液中置換出來(lái)，據(jù)此進(jìn)行分析解答．
（3）驗(yàn)證三種金屬活動(dòng)性強(qiáng)弱時(shí)，通常采取“三取中”的方法，即取中間金屬單質(zhì)與兩端的金屬的鹽溶液反應(yīng)或取中間金屬的鹽溶液與兩端金屬的單質(zhì)反應(yīng)．根據(jù)金屬活動(dòng)性順序表進(jìn)行判斷，氫前邊的金屬會(huì)與稀硫酸、鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，且活動(dòng)性越強(qiáng)，產(chǎn)生的氣泡速率越快；但氫后邊的金屬不會(huì)與稀硫酸、鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生氫氣；位于前邊的金屬會(huì)把后邊的金屬?gòu)钠潲}溶液中置換出來(lái)，Zn的活動(dòng)性比Cu的強(qiáng)，然后利用題干敘述的內(nèi)容，從中提取有用的信息，完成這三種金屬的活動(dòng)性探究．
（4）由于目的是獲得銅單質(zhì)和硫酸亞鐵，所以需要將銅離子轉(zhuǎn)化為銅單質(zhì)，而溶液中需要的是硫酸亞鐵而不能引入新的雜質(zhì)，所以加入的能夠?qū)�銅離子轉(zhuǎn)化為銅單質(zhì)的只能是單質(zhì)鐵；由于加入的鐵是過(guò)量的，加入過(guò)量稀硫酸的目的是除去銅中的鐵；

解答 解：（1）①根據(jù)查閱的資料，Ni顯正二價(jià)，故與鹽酸反應(yīng)時(shí)生成二價(jià)鎳鹽，同時(shí)生成氫氣，反應(yīng)的方程式為：Ni+2HCl=NiCl₂+H₂↑；
②鎳和鐵都能與鹽酸或稀硫酸反應(yīng)，并放出氫氣，因此根據(jù)二者產(chǎn)生氣泡的速率快慢比較二者的活動(dòng)性強(qiáng)弱；
（2）因?yàn)殒嚭丸F都在氫的前面，故銅不能置換出鎳，觀察到的現(xiàn)象是：沒(méi)有明顯現(xiàn)象；鐵可以置換出鎳，因此三種金屬活動(dòng)性由強(qiáng)到弱的順序?yàn)椋篎e、Ni、Cu；
（3）金屬和鹽溶液發(fā)生置換反應(yīng)的規(guī)律是排在前面的金屬能把排在后面的金屬?gòu)钠潲}溶液中置換出來(lái)，所以利用金屬和鹽溶液的置換反應(yīng)進(jìn)行驗(yàn)證．
故可選擇中間的金屬與其它兩種金屬的鹽溶液能否發(fā)生置換反應(yīng)進(jìn)行驗(yàn)證：在兩只試管中分別放入打磨光亮的鎳片，再加入硫酸亞鐵溶液和硫酸銅溶液中；現(xiàn)象為：在硫酸亞鐵溶液中的鎳片沒(méi)有變化，在硫酸銅溶液中的鎳片表面出現(xiàn)紅色物質(zhì)；
（4）①操作中需要將圓形濾紙折疊處理，D中的濾紙，接口處出現(xiàn)縫隙，液體會(huì)直接的進(jìn)入下面的燒杯，故不該出現(xiàn)．
②為回收廢液中的Cu²⁺并得到較為純凈的FeSO₄溶液，需向廢液中加入過(guò)量的鐵粉與硫酸銅發(fā)生置換反應(yīng)．發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Fe+CuSO₄═FeSO₄+Cu；為除去混在銅粉里的鐵粉并且得到FeSO₄溶液，把金屬混合物放入足量的稀硫酸并過(guò)濾．
故答案為：（1）①Ni+2HCl=NiCl₂+H₂↑；②不能；
（2）沒(méi)有明顯現(xiàn)象；Fe、Ni、Cu；
（3）CuSO₄；
（4）①D；②Fe+CuSO₄=FeSO₄+Cu；稀硫酸；

點(diǎn)評(píng) 本題是對(duì)金屬活動(dòng)性順序的考查，運(yùn)用實(shí)驗(yàn)探究金屬的活動(dòng)性順序，考查了實(shí)驗(yàn)探究的過(guò)程，注重學(xué)生運(yùn)用實(shí)驗(yàn)分析實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng)，可依據(jù)氫前邊的金屬會(huì)與稀硫酸、鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，但氫后邊的金屬不會(huì)與稀硫酸、鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，位于前邊的金屬會(huì)把后邊的金屬?gòu)钠潲}溶液中置換出來(lái)進(jìn)行分析．