Question

2．下面是小强同学设计测定金属铁、铜、锌和银的活动性的探究实验过程和实验记录．
【实验目的】测定金属铁、铜、锌和镁的活动性强弱
【所用试剂】稀硫酸、硝酸锌溶液、硝酸银溶液、光亮的薄铁片、薄铜片、薄镁片
【实验过程】
步骤Ⅰ：将铁片、铜片、锌片分别放入三只盛有溶质质量分数相同、体积相同的稀硫酸的试管中；
步骤Ⅱ：将铁片、铜片、锌片分别放入三只盛有溶质质量分数相同、体积相同的硝酸锌溶液的试管中；
步骤Ⅲ：将铁片、铜片、锌片分别放入三只盛有溶质质量分数相同、体积相同的硝酸银溶液的试管中．
【实验记录】用“√”表示能观察到实验现象，用“-”表示观察不到实验现象（见如表）．

金属	空气	稀硫酸	硝酸银溶液
铁	√	-	√
铜	-	-	√
镁	√	-	√

（1）在上述步骤中，除了控制溶液的溶质质量分数和体积相同外，还应该控制的变量有金属的质量、形状．
（2）铁和稀硫酸反应的实验现象是有气泡产生，溶液由无色变成浅绿色，反应的化学方程式为Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑，反应后溶液的质量变大（填“大”或“小”）．实验室常用稀硫酸和锌粒反应制取氢气，不能用稀盐酸代替稀硫酸，原因是稀盐酸具有挥发性，制取的氢气不纯．请写出铜和硝酸银溶液反应的化学方程式Cu+2AgNO₃=Cu（NO₃）₂+2Ag．
（3）四种金属的活动性顺序是锌、铁、铜、银，科学实验证明，大多数金属的化学性质比较活泼，原因是大多数都会与氧气反应．
（4）在金属活动性顺序中位置靠前的金属易失电子，给位于其后的金属阳离子．金属原子失去电子，具有还原性，失电子能力越强还原性越强；金属阳离子得到电子，具有氧化性，得电子能力越强氧化性越强．请写出Zn²⁺、Cu²⁺、Fe²⁺的氧化性强弱顺序Cu²⁺、Fe²⁺、Zn²⁺．
（5）钢铁的锈蚀主要是铁与空气中的氧气、水等物质发生化学反应的结果．铝的活动性比铁强，但生活中很少见到铝被腐蚀，原因是铝和空气中的氧气反应会生成致密的氧化铝薄膜．

Answer 1

分析 （1）根据金属的质量和接触面积也会影响反应速率进行分析；
（2）根据铁和稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，盐酸具有挥发性，铜和硝酸银反应生成硝酸铜和银进行分析；
（3）根据题中的实验现象和大部分金属都会与氧气反应进行分析；
（4）根据金属阳离子得到电子，具有氧化性，得电子能力越强氧化性越强进行分析；
（5）根据铁会与空气中的氧气、水反应而发生生锈，铝会与空气中的氧气反应生成致密的氧化铝薄膜进行分析．

解答 解：（1）金属的质量和接触面积也会影响反应速率，所以除了控制溶液的溶质质量分数和体积相同外，还应该控制的变量有：金属的质量、形状；
（2）铁和稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，所以实验现象为：有气泡产生，溶液由无色变成浅绿色，化学方程式为：Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑，反应后溶液的质量变大，盐酸具有挥发性，所以实验室常用稀硫酸和锌粒反应制取氢气，不能用稀盐酸代替稀硫酸，原因是：稀盐酸具有挥发性，制取的氢气不纯，铜和硝酸银反应生成硝酸铜和银，化学方程式为：Cu+2AgNO₃=Cu（NO₃）₂+2Ag；
（3）通过分析题中的实验现象和大部分金属都会与氧气反应，所以四种金属的活动性顺序是锌、铁、铜、银，科学实验证明，大多数金属的化学性质比较活泼，原因是大多数都会与氧气反应；
（4）金属阳离子得到电子，具有氧化性，得电子能力越强氧化性越强，所以Zn²⁺、Cu²⁺、Fe²⁺的氧化性强弱顺序为：Cu²⁺、Fe²⁺、Zn²⁺；
（5）铁会与空气中的氧气、水反应而发生生锈，铝会与空气中的氧气反应生成致密的氧化铝薄膜，所以生活中很少见到铝被腐蚀．
故答案为：（1）金属的质量、形状；
（2）有气泡产生，溶液由无色变成浅绿色，Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑，大，稀盐酸具有挥发性，制取的氢气不纯，Cu+2AgNO₃=Cu（NO₃）₂+2Ag；
（3）锌、铁、铜、银，大多数都会与氧气反应；
（4）Cu²⁺、Fe²⁺、Zn²⁺；
（5）氧气、水，铝和空气中的氧气反应会生成致密的氧化铝薄膜．

点评 本题以学生设计探究金属活动性强弱的实验过程为题设，相对难度降低，旨在考查了学生的实验步骤、过程、结果的分析和总结能力和金属活动性强弱的判断依据．