Question

（2013?常州）某同学利用以下药品：长、宽和厚度均相同的锌片、铁片与铜片、稀硫酸、硫酸亚铁溶液、硫酸铜溶液、硫酸锌溶液、锌粉，验证锌、铁、铜的金属活动性顺序．
（1）实验前，用砂纸打磨金属片的目的是

除去金属表面的氧化膜

；
（2）根据实验目的，该同学设计了实验I、Ⅱ两种合弹的方案，如图l所示：

若X、Y是两种不同的试剂，则X、Y中溶质的化学式依次为

H₂SO₄

、

FeSO₄

；
（3）该同学将硫酸亚铁溶液和硫酸铜溶液混合在一起，溶液呈现青色．
A．向混合液中加入过量锌粉，搅拌，溶液颜色的变化应为：青色变浅至

浅绿

色，最终变为无色；
B．向混合注中插人锌片，待其浸没部分表面完全变色后，溶液仍为青色，取下锌片表面附着的粉末，经检验其组成为铁和铜．粉末中存在铁的原因：
①反应生成了铁，写出该反应的化学方程式：

Zn+FeSO₄═ZnSO₄+Fe

；
②

铜和锌构成原电池，电子转移过程中亚铁离子得到电子变成铁单质

；
（4）如图2所示，该同学用导线将锌片和铜片连接起来，接入电流表，然后把它们一起插入硫酸铜溶液中，该实验的现象为：①电流表

指针发生偏转

；②铜片表面

变粗

．

Answer 1

分析：（1）金属在空气中其表面能生成一层氧化膜，开始氧化膜先与酸接触反应生成盐和水几乎不能产生氢气，据此分析；
（2）根据金属的活动性顺序表的应用分析．在金属活动性顺序中，位置在前的金属能将位于其后的金属从其盐溶液中置换出来，氢前的金属能与酸反应生成氢气进行设计实验；
（3）A、根据锌的活动性比铜和铁强，可以和其盐溶液发生置换反应，从而溶液的颜色也随着发生改变分析；
B、根据强金属和弱金属的盐溶液发生置换反应及原电池的工作原理分析；
（4）根据原电池的电子转移及电流的形成和发生的变化分析．

解答：解：（1）金属在空气中其表面能生成一层氧化膜，氧化膜会阻止金属与药品的接触，所以要先除去氧化膜；
（2）实验1：给定三种金属，因此可以和酸混合：将三种金属分别于稀硫酸混合后，铜与稀硫酸不反应，锌、铁均能与稀硫酸反应产生气体，且锌的反应比铁剧烈，可以得出锌＞铁＞铜；
实验2，给定两种金属，可以和中间金属的盐溶液混合，由于锌能与硫酸亚铁反应，说明锌在铁的前面，铜不与硫酸亚铁反应，说明铁在铜的前面．所以可以选用的另外一种药品是硫酸亚铁溶液；
（3）A、硫酸亚铁溶液是浅绿色，硫酸铜溶液是蓝色，离子溶液混合后呈现青色，加入过量锌粉后，先和硫酸铜发生置换反应，青色变浅；硫酸铜完全反应后，溶液变为浅绿色；接着锌再和硫酸亚铁发生置换反应，变成硫酸锌，溶液呈现无色；
B、混合盐溶液中插入锌片，铁单质可能有离子来源：当溶液中铜离子的浓度很稀时，锌与硫酸亚铁直接发生置换反应，反应的方程式为：Zn+FeSO₄═ZnSO₄+Fe；也可能是铜和锌构成原电池，电子从锌片转移到铜片上时，溶液中的铜离子、亚铁离子得到电子变成铜单质和铁单质；
（4）原电池中锌比铜活泼，所以锌失去电子，电子从锌片流向铜片，而电流从铜片流向锌片，所以电流表指针发生偏转；铜离子在铜片上得到电子，生成红色的铜单质，故锌片变薄，铜片表面变粗．
故答案为：（1）除去金属表面的氧化膜；（2）H₂SO₄；FeSO₄；（3）浅绿色；Zn+FeSO₄═ZnSO₄+Fe；铜和锌构成原电池，电子转移过程中亚铁离子得到电子变成铁单质；（4）指针发生偏转；变粗．

点评：本题考查了金属活动性顺序的运用和原电池的原理，根据是熟练掌握位置在前的金属能将位于其后的金属从其盐溶液中置换出来，且活动性差别越大，越容易被置换；氢前的金属能与酸发生置换反应及原电池中电子转移的方向及电流的方向．