题目内容

某校化学研究性学习小组欲设计实验验证Al、Fe、Cu的金属活动性,他们提出了以下两种方案.请你帮助他们完成有关实验项目:
(1)用三种金属与盐酸反应的现象来判断,实验中除选择大小相同的金属片外,还需要控制
盐酸的浓度
盐酸的浓度
溶液的温度
溶液的温度
 相同;若选用一种盐溶液验证三种金属的活泼性,该试剂为
硫酸亚铁溶液(或其他的亚铁盐溶液)
硫酸亚铁溶液(或其他的亚铁盐溶液)

(2)①若用Fe、Cu作电极设计成原电池,以确定Fe、Cu的活动性.试在下面方框中画出原电池装置图,标出原电池的电极材料和电解质溶液.
上述装置中正极反应式为
2H++2e-=H2↑或Cu2++2e-=Cu
2H++2e-=H2↑或Cu2++2e-=Cu

②某小组同学采用Al、Fe作为电极,只用一个原电池证明三种金属的活动性,则电解质溶液最好选用
D
D

A.0.5mol?L-1氯化亚铁溶液      B.0.5mol?L-1氯化铜溶液
C.0.5mol?L-1盐酸              D.0.5mol?L-1氯化亚铁和0.5mol?L-1氯化铜混合溶液
(3)利用提供的试剂和用品:0.1mol?L-1盐酸溶液、0.1mol?L-1醋酸溶液、0.5mol?L-1氯化铝溶液、0.5mol?L-1氢氧化钠溶液、PH试纸.
请设计最简单实验证明氢氧化铝为弱碱
取适量的氯化铝溶液,用pH试纸测其pH值小于7,则证明氢氧化铝为弱碱
取适量的氯化铝溶液,用pH试纸测其pH值小于7,则证明氢氧化铝为弱碱
分析:(1)用三种金属与盐酸反应的现象来判断金属的活泼性,实验中除选择大小相同的金属片外,温度、浓度等外界因素应相同,选择盐溶液时利用金属单质之间的置换反应比较金属的活泼性;
(2)①原电池中Fe为负极,Cu为正极,则Fe活泼性强,可选硫酸或硫酸铜作电解质;
②Al、Fe作为电极,只用一个原电池证明三种金属的活动性,由金属阳离子的得电子能力比较;
(3)测定盐溶液的pH可知对应的碱的碱性强弱.
解答:解:(1)用三种金属与盐酸反应的现象来判断金属的活泼性,实验中除选择大小相同的金属片外,温度、浓度等外界因素应相同,则盐酸的浓度、溶液的温度应相同,选择盐溶液时利用金属单质之间的置换反应比较金属的活泼性,则可选择硫酸亚铁溶液(或其他的亚铁盐溶液),Al可置换出Fe,而Cu不能,以此可知金属活泼性为Al>Fe>Cu,
故答案为:盐酸的浓度;溶液的温度;硫酸亚铁溶液(或其他的亚铁盐溶液);
(2)①原电池中Fe为负极,Cu为正极,则Fe活泼性强,可选硫酸或硫酸铜作电解质,原电池装置如右图,正极反应为2H++2e-=H2↑或Cu2++2e-=Cu,故答案为:2H++2e-=H2↑或Cu2++2e-=Cu;
②Al、Fe作为电极,只用一个原电池证明三种金属的活动性,由金属阳离子的得电子能力比较,只有D符合,选D时铜离子先得到电子,然后亚铁离子得电子,由此可确定金属的活泼性,故答案为:D;
(3)测定盐溶液的pH可知对应的碱的碱性强弱,则最简单的实验方法为取适量的氯化铝溶液,用pH试纸测其pH值小于7,则证明氢氧化铝为弱碱,故答案为:取适量的氯化铝溶液,用pH试纸测其pH值小于7,则证明氢氧化铝为弱碱.
点评:本题以金属活泼性的比较为载体考查原电池,明确金属的活泼性及原电池的工作原理即可解答,注重基础知识和学生迁移能力的考查,题目难度中等.
练习册系列答案
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(2011?琼海一模)某校化学研究性学习小组设计如下实验方案,测定放置已久的小苏打样品中纯碱的质量分数.
(1)方案一:称取一定质量的样品,置于坩埚中加热至恒重后,冷却,称量剩余固体质量,计算.实验中加热至恒重的目的是
保证NaHCO3全部分解
保证NaHCO3全部分解

(2)方案二:按如图装置进行实验.并回答以下问题:

①实验前应先
检查装置的气密性
检查装置的气密性
.分液漏斗中应该装
稀硫酸
稀硫酸
(填“盐酸”或“稀硫酸盐”).D装置的作用是
吸收空气中的水蒸气、二氧化碳,防止进入C被吸收
吸收空气中的水蒸气、二氧化碳,防止进入C被吸收

②实验中除称量样品质量外,还需称
C
C
装置(用字母表示)前后质量的变化;
③根据此实验得到的数据,测定结果有较大误差.因为实验装置还存在一个明显缺陷,该缺陷是
装置A、B中容器内含有二氧化碳,不能被C中碱石灰完全吸收,导致测定结果有较大误差
装置A、B中容器内含有二氧化碳,不能被C中碱石灰完全吸收,导致测定结果有较大误差

(3)方案三:称取一定量样品,置于小烧杯中,加适量水溶解,向小烧杯中加入足量氯化钡溶液,过滤洗涤,干燥沉淀,称量固体质量,计算:
①过滤操作中,除了烧杯、漏斗外还用到的玻璃仪器有
玻璃棒
玻璃棒

②试验中判断沉淀是否完全的方法是
取少量滤液,再滴加BaCl2溶液少许,如无白色沉淀出现,说明沉淀完全
取少量滤液,再滴加BaCl2溶液少许,如无白色沉淀出现,说明沉淀完全

③若加入试剂改为氢氧化钡,已知称得样品9.5g,干燥的沉淀质量为19.7g,则样品中碳酸钠的质量分数为
55.8%
55.8%
(保留一位小数).
某校化学研究性学习小组查阅资料了解到以下内容:
乙二酸(HOOC-COOH,可简写为H2C2O4)俗称草酸,易溶于水,属于二元中强酸(为弱电解质),且酸性强于碳酸,其熔点为101.5℃,在157℃升华.为探究草酸的部分化学性质,进行了如下实验:
(1)向盛有1mL饱和NaHCO3溶液的试管中加入足量乙二酸溶液,观察到有无色气泡产生.该反应的离子方程式为
HCO3-+H2C2O4=HC2O4-+CO2↑+H2O
HCO3-+H2C2O4=HC2O4-+CO2↑+H2O

(2)向盛有乙二酸饱和溶液的试管中滴入几滴硫酸酸化的KMnO4溶液,振荡,发现其溶液的紫红色褪去;①说明乙二酸具有
还原性
还原性
(填“氧化性”、“还原性”或“酸性”);②请配平该反应的离子方程式:
2
2
 MnO4-+
5
5
 H2C2O4+
6
6
 H+=
2
2
 Mn2++
10
10
 CO2↑+
8
8
H2O
(3)将一定量的乙二酸放于试管中,按下图所示装置进行实验(夹持装置未标出):

实验发现:装置C、G中澄清石灰水变浑浊,B中CuSO4粉末变蓝,F中CuO粉末变红.据此回答:
①上述装置中,D的作用是
除去混合气体中的CO2
除去混合气体中的CO2

②乙二酸分解的化学方程式为
H2C2O4
  △  
.
 
H2O+CO↑+CO2
H2C2O4
  △  
.
 
H2O+CO↑+CO2

(4)该小组同学将2.52g草酸晶体(H2C2O4?2H2O)加入到100mL 0.2mol/L的NaOH溶液中充分反应,测得反应后溶液呈酸性,其原因是
反应所得溶液为NaHC2O4溶液,由于HC2O4-的电离程度比水解程度大,导致溶液中c(H+)>c(OH-),所以溶液呈酸性
反应所得溶液为NaHC2O4溶液,由于HC2O4-的电离程度比水解程度大,导致溶液中c(H+)>c(OH-),所以溶液呈酸性
(用文字简单表述),该溶液中各离子的浓度由大到小的顺序为:
Na+>HC2O4->H+>C2O42->OH-
Na+>HC2O4->H+>C2O42->OH-
(用离子符号表示).
某校化学研究性学习小组设计如下实验方案,测定放置己久的小苏打样品中纯碱的质量分数.
(1)方案一:称取一定质量的样品,置于坩埚中加热至恒重后,冷却,称取剩余固体质量,计算.实验中加热至恒重的目的是
保证NaHCO3全部分解
保证NaHCO3全部分解

(2)方案二:按图装置进行实验.并回答以下问题.
①实验前先
检查装置的气密性
检查装置的气密性
.分液漏斗中应该装
硫酸
硫酸
(“盐酸”或“硫酸”).
D装置的作用是
防止空气中水蒸气、CO2进入C管被吸收
防止空气中水蒸气、CO2进入C管被吸收

②实验中除称量样品质量外,还需称
C
C
装置前后质量的变化.
③根据此实验得到的数据,测定结果有误差.因为实验装置还存在一个明显缺陷,该缺陷是
装置A、B中容器内含有二氧化碳,不能被C中碱石灰完全吸收,导致测定结果有较大误差
装置A、B中容器内含有二氧化碳,不能被C中碱石灰完全吸收,导致测定结果有较大误差

(3)方案三:称取一定量样品,置于小烧杯中,加适量水溶解,向小烧杯中加入足量氯化钡溶液.过滤洗涤,干燥沉淀,称量固体质量,计算:
①过滤操作中,除了烧杯,漏斗外,还用到的玻璃仪器有
玻璃棒
玻璃棒

②实验中判断沉淀是否完全的方法是
取少量上层清液,滴加少量BaCl2溶液,如无白色沉淀说明沉淀完全
取少量上层清液,滴加少量BaCl2溶液,如无白色沉淀说明沉淀完全

③已知称得样品21.2g,干燥的沉淀质量为19.7g,则样品中碳酸钠的质量分数为
50%
50%

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