Question

2．某化学学习小组为比较镁和铁的金属活动性强弱设计了如下实验方案．
【实验准备】
（1）用98%的浓硫酸配制10%的硫酸溶液．现有烧杯、玻璃棒、胶头滴管，还需要的仪器有量筒；在稀释时一定要把浓硫酸慢慢注入水中，并不断搅拌．
（2）准备两块表面积相同的镁条和铁条，并除去表面的氧化膜．要求两种金属片表面积相同的原因是控制变量．
【探究一】将除去氧化膜的镁条、铁条，分别与相同体积、相同质量分数的硫酸反应，观察到镁比铁反应更剧烈，说明镁比铝的金属活动性强．
【探究二】
（1）连接仪器组装成如图1所示实验装置．某学生用抽拉法检査该装置的气密性，发现被拉出的针筒活塞一段时间后又回到原来的位置，你认为该装置是否漏气？不漏气．
（2）依次进行镁、铁与硫酸反应，写出镁与硫酸反应的化学方程式：Mg+H₂S0₄═MgS0₄十H₂↑；
要比较两种金属活动性强弱，可以测定两种金属与硫酸反应得到相同体积氢气所需要的时间，还可测定相同时间内产生的气体体积，（3）若实验所用的金属均过量，则Mg产生的H₂的质量相等（填“大于”“小于”或“等于”）Fe产生的H₂质量．
（4）取等质量的镁、铁两种金属．将镁放人稀硫酸中，铁放人稀盐酸中，产生氢气的质量随反应时间变化曲线如图2所示．下列说法正确的是C（填序号）．
A．消耗铁的质量一定小于镁的质量
B．充分反应后，镁、铁一定都有剩余
C．充分反应后，溶液的质量一定都有所增加
D．充分反应后，稀硫酸和稀盐酸一定都没有剩余
【探究三】在硫酸铜和硫酸亚铁的混合溶液中加入一定量的镁粉，充分反应后过滤，向滤出的固体中滴加稀硫酸，没有气泡产生．下列判断正确的是ACD．
A．滤出的固体中一定含有铜
B．滤出的固体中可能含有铁和镁
C．滤液中可能含有硫酸铜
D．滤液中一定含有硫酸镁和硫酸亚铁．

Answer 1

分析 【实验准备】（1）根据配置溶液的操作分析用到的仪器，根据稀释浓硫酸的要求及注意的事项分析；
（2）根据影响反应速率的因素分析需要控制的变量；
【探究一】根据金属与酸反应的剧烈程度比较金属的活泼性；
【探究二】
（1）根据检查装置气密性的原理分析；
（2）根据镁与硫酸的反应，写出反应的方程式；
（3）当金属过量时，与酸反应生成氢气的质量决定于酸的质量；
（4）据图象可以得出：a、比较氢气的多少，从而可以判断出金属的相对原子质量的大小，得到氢气多的则相对原子质量小；b、判断金属的活动性强弱，反应时间短或斜线斜率大的则该金属的活动性强
【探究三】本题可根据金属活动顺序及物质的化学性质，采用逐一验证法进行解答，也可正向理论推断；首先“向滤 出的固体中滴加稀硫酸，没有气泡产生“，说明固体中没有铁或镁；其次从金属活动顺序及题中给的信息“一定量的镁粉”进行判断．

解答 解：【实验准备】（1）用98%的浓硫酸配制l0%的硫酸溶液．除了需要上述仪器外，还 需要用到量筒量取浓硫酸以及水的体积，；在稀释浓硫酸时，一定要把浓硫酸慢慢注入水中，并不断搅拌，且不可将水倒入浓硫酸中；
（2）由于金属体积的大小影响与酸反应的速率．所以，要求两种金属片表面积相同的原因是控制变量；
【探究一】由于镁比铝的活动性强，所以，与硫酸反应时镁比铝反应更剧烈；
【探究二】
（1）如果装置不漏气，针筒的活塞被拉出一段后，针筒内压强变小，在大气压的作用下，活塞一段时间后又回到原来的位置；
（2）镁与硫酸反应生成了硫酸镁和氢气，反应的化学方程式是：Mg+H₂S0₄═MgS0₄十H₂↑；要比较两种金属活动性强弱，可以测定两种金属与硫酸反应得到相同体积氢气所需要的时间；还可测定相同时间内产生的气体体积；
（3）若镁和铁均过量，则装置甲中产生的H₂的质量等于装置乙中产生的H₂质量．
（4）A、由于铁的相对原子质量大，因此得到相同质量的氢气，参加反应的铁的质量要多一些，故A错误；
B、等质量的不同金属得到的氢气一样多，说明参与反应的金属的质量一定不一样多，因此至少有一种金属剩余，故B错误；
C、金属与酸反应，由于放入的金属的质量比产生的氢气的质量大，所以溶液的质量一定增大，故C正确；
D、由于得到的氢气一样多，根据元素的质量守恒可知，参加反应的稀盐酸和稀硫酸的溶质中氢元素的质量一定相等，从而说明参与反应的两种酸的质量一定不一样多，没说酸的量，所以可能都剩下，也可能一种剩余，故D错误；
故选C．
【探究三】根据金属活动顺序表知镁比铁活泼，铁比铜活泼，所以加入镁粉，首先镁粉和硫酸铜溶液反应，置换出单质铜，如果镁粉足量可以再继续和硫酸亚铁反应置换出铁，向滤出的固体中滴加稀硫酸，没有气泡产生，说明固体中不含有和稀硫酸反应的金属．
A、因为镁和硫酸铜、硫酸亚铁都能发生置换反应，所以滤出的固体中一定含有铜，故A正确；
B、因为“向滤 出的固体中滴加稀硫酸，没有气泡产生“，说明滤出的固体一定不含有铁或镁，故B错误；
C、因为“加入一定量的镁粉”，如果镁粉不足，则滤液中可能含有硫酸铜，故C正确；
D、由于，首先镁粉参与反应，所以滤液中一定有硫酸镁，固体中无铁，说明硫酸亚铁未反应，所以滤液中也一定有硫酸亚铁，故D正确；
故选：ACD．
故答为：（【实验准备】（1）量筒  把浓硫酸慢慢注入水中    （2）控制变量；
【探究一】镁比铝的金属活动性强；
【探究二】（1）不漏气；    （2）Mg+H₂S0₄═MgS0₄十H₂↑，相同时间内产生的气体体积；（3）相等；（4）C．
【探究三】
【探究三】ACD．

点评 本题是一道综合知识题目，考查的角度较广，难度较大，要求学生具有分析和解决问题的能力．