Question

11．在研究“铁生锈的条件”的实验中，某兴趣小组对实验进行了创新设计，请把实验报告补充完整．取3段光亮无锈的细铁丝，绕成螺旋状，放入3支干燥洁净的试管底部，进行下列实验，实验要保证有足够长的时间来观察现象．

（1）实验①②无明显现象，实验③中铁丝生锈，且试管内空气体积减小．铁生锈实际上是铁与空气中的水和氧气（填物质名称）发生反应的结果．
（2）当铁丝足量，时间足够长，实验③进入试管的水的体积大约占试管体积的$\frac{1}{5}$．
（3）该小组的一位同学将一小包铜粉和锌粉的混合物放入一定量的硝酸银溶液中，使其充分反应后过滤，得到固体和蓝色滤液，并对滤液的组成进行探究，同学们对滤液所含的溶质做出多种猜想，其中有两种猜想可能成立，这两种猜想是：（以下填写溶质的化学式）
①溶质为Zn（NO₃）₂、Cu（NO₃）₂；②溶质为Zn（NO₃）₂、Cu（NO₃）₂和AgNO₃．
（4）组内另一位同学设计了一个简单的实验方案探究Fe、Cu、Zn三种金属的活动性顺序，实验室仅使用了三种药品，请写出其所用的一组药品是Fe、Cu、FeSO₄．

Answer 1

分析 根据铁生锈的条件进行分析，铁在有水和氧气并存时易生锈，空气中氧气的体积分数大约占五分之一，铁生锈消耗氧气，导致试管内的压强减小，液面会上升；
根据三种金属的活动性顺序锌铜银，推断将一小包铜粉和锌粉的混合物放入一定量的硝酸银溶液中可能发生的反应，得到固体和蓝色溶液，对反应后溶液的组成进行猜测；在金属活动性顺序中，氢前的金属能与酸反应生成氢气，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．据此来分析．

解答 解：（1）铁在有水和氧气并存时易生锈，故填：水和氧气；
（2）铁丝足量，时间足够长，则空气中的氧气全部被消耗，空气中氧气的体积约占$\frac{1}{5}$，故填：$\frac{1}{5}$；
（3）由得到溶液呈蓝色，说明铜粉与硝酸银发生了反应，反应后溶液中一定含有硝酸铜；由于锌的活动性比铜强，锌会先于铜与硝酸银反应且锌粉可与硝酸铜反应，因此可判断锌粉已完全反应，溶液中一定含有硝酸锌；硝酸银是否完全反应则成为所要猜测的两种可能，若硝酸银完全反应，则溶液中只含有硝酸锌、硝酸铜，若硝酸银有剩余，则溶液中含有硝酸锌、硝酸铜、硝酸银；故填：Zn（NO₃）₂、Cu（NO₃）₂；Zn（NO₃）₂、Cu（NO₃）₂和AgNO₃；
（4）①锌与FeSO₄溶液反应置换出铁，说明了活动性锌＞铁；铜与FeSO₄溶液不反应，说明了活动性铁＞铜；由此可得出三种金属活动性锌＞铁＞铜；故Zn、Cu、FeSO₄，可以验证；
②铁与CuCl₂溶液反应置换出铜，说明了活动性铁＞铜；铁与ZnCl₂溶液不反应，说明了活动性锌＞铁；由此可得出三种金属活动性锌＞铁＞铜；故Fe、ZnCl₂、CuCl₂可以验证；
故填：Fe、Cu、FeSO₄（合理即可）．

点评 本题考查了铁的锈蚀与防护的知识，完成此题，可以依据已有的知识进行，考查金属活动性应用，掌握金属活动性应用“反应则活泼、不反应则不活泼”是正确解答此类题的关键．