Question

5．实验室有一包纯净的铁粉，小明为了探究金属的化学性质并测定铁的相对原子质量，设计了如图所示的实验．
【实验步骤】①取两份质量同为w克的铁粉，分别置于质量相等的A、B烧杯中．
②向装有铁粉的A烧杯中加入50克足量的稀硫酸；向装有铁粉的B烧杯中加入50克足量的硫酸铜溶液．
③充分反应后进行称量．C烧杯和烧杯内物质的总质量为m克，D烧杯和烧杯内物质的总质量为n克．
（1）请写出C烧杯中发生反应的化学方程式Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑．通过C烧杯中发生的化学反应，你能得出的结论是铁能置换出酸中的氢．
（2）D烧杯中发生反应的化学方程式为CuSO₄+Fe═FeSO₄+Cu．此反应可以证明铁的金属活动性比铜强（填“强”或“弱”）．
（3）铁的相对原子质量的表达式为$\frac{2w}{n-m}$．

Answer 1

分析 （1）依据铁能与稀硫酸反应生成氢气和硫酸亚铁书写方程式并得到结论；
（2）依据铁的活动性比铜强，所以铁能置换出硫酸铜中的铜分析解答；
（3）依据D烧杯中反应后物质的总质量结合质量守恒定律求出烧杯的质量，而后依据铁与稀硫酸的反应求出生成氢气的质量，进而求出铁的原子质量；

解答 解：（1）铁的活动性在氢前，所以铁能与稀硫酸反应生成氢气和硫酸亚铁，其方程式为Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑．
（2）由金属活动性顺序表可知铁的活动性比铜强，所以铁能置换出硫酸铜中的铜，其方程式为CuSO₄+Fe═FeSO₄+Cu；
（3）因为D烧杯中反应后物质的总质量是n克，而依据质量守恒定律可知反应后D烧杯中物质的总质量是（50+w）克，所以烧杯的质量为：n克-（50+w）克；所以铁与稀硫酸的反应生成氢气的质量是50克+w克-{m克-[n克-（50+w）克]}=（n-m）克
设铁的相对原子质量是x
Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑
x                             2
wg                  （n-m）g
$\frac{x}{wg}=\frac{2}{（n-m）g}$
x=$\frac{2w}{n-m}$
故答案为：（1）Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑；铁能置换出酸中的氢；（2）CuSO₄+Fe═FeSO₄+Cu；强；（3）$\frac{2w}{n-m}$；

点评 此题是对铁发生的置换反应的考查，掌握金属活动性顺序的意义以及应用，以及化学方程式的有关计算是解题的关键．