Question

2．某化學學習小組為比較鎂和鐵的金屬活動性強弱設計了如下實驗方案．
【實驗準備】
（1）用98%的濃硫酸配制10%的硫酸溶液．現有燒杯、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、相同質量分數的硫酸反應，觀察到鎂比鐵反應更劇烈，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．某學生用抽拉法檢査該裝置的氣密性，發(fā)現被拉出的針筒活塞一段時間后又回到原來的位置，你認為該裝置是否漏氣？不漏氣．
（2）依次進行鎂、鐵與硫酸反應，寫出鎂與硫酸反應的化學方程式：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得到相同體積氫氣所需要的時間，還可測定相同時間內產生的氣體體積，（3）若實驗所用的金屬均過量，則Mg產生的H₂的質量相等（填“大于”“小于”或“等于”）Fe產生的H₂質量．
（4）取等質量的鎂、鐵兩種金屬．將鎂放人稀硫酸中，鐵放人稀鹽酸中，產生氫氣的質量隨反應時間變化曲線如圖2所示．下列說法正確的是C（填序號）．
A．消耗鐵的質量一定小于鎂的質量
B．充分反應后，鎂、鐵一定都有剩余
C．充分反應后，溶液的質量一定都有所增加
D．充分反應后，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，充分反應后過濾，向濾出的固體中滴加稀硫酸，沒有氣泡產生．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 【實驗準備】（1）根據配置溶液的操作分析用到的儀器，根據稀釋濃硫酸的要求及注意的事項分析；
（2）根據影響反應速率的因素分析需要控制的變量；
【探究一】根據金屬與酸反應的劇烈程度比較金屬的活潑性；
【探究二】
（1）根據檢查裝置氣密性的原理分析；
（2）根據鎂與硫酸的反應，寫出反應的方程式；
（3）當金屬過量時，與酸反應生成氫氣的質量決定于酸的質量；
（4）據圖象可以得出：a、比較氫氣的多少，從而可以判斷出金屬的相對原子質量的大小，得到氫氣多的則相對原子質量��；b、判斷金屬的活動性強弱，反應時間短或斜線斜率大的則該金屬的活動性強
【探究三】本題可根據金屬活動順序及物質的化學性質，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，與硫酸反應時鎂比鋁反應更劇烈；
【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）鎂與硫酸反應生成了硫酸鎂和氫氣，反應的化學方程式是：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得到相同體積氫氣所需要的時間；還可測定相同時間內產生的氣體體積；
（3）若鎂和鐵均過量，則裝置甲中產生的H₂的質量等于裝置乙中產生的H₂質量．
（4）A、由于鐵的相對原子質量大，因此得到相同質量的氫氣，參加反應的鐵的質量要多一些，故A錯誤；
B、等質量的不同金屬得到的氫氣一樣多，說明參與反應的金屬的質量一定不一樣多，因此至少有一種金屬剩余，故B錯誤；
C、金屬與酸反應，由于放入的金屬的質量比產生的氫氣的質量大，所以溶液的質量一定增大，故C正確；
D、由于得到的氫氣一樣多，根據元素的質量守恒可知，參加反應的稀鹽酸和稀硫酸的溶質中氫元素的質量一定相等，從而說明參與反應的兩種酸的質量一定不一樣多，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，置換出單質銅，如果鎂粉足量可以再繼續(xù)和硫酸亞鐵反應置換出鐵，向濾出的固體中滴加稀硫酸，沒有氣泡產生，說明固體中不含有和稀硫酸反應的金屬．
A、因為鎂和硫酸銅、硫酸亞鐵都能發(fā)生置換反應，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，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，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↑，相同時間內產生的氣體體積；（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，要求學生具有分析和解決問題的能力．