Question

13．某小组为了验证Fe、Cu、Zn的金属活动性顺序，小明设计了如下实验方案：
（1）该实验方案中所有金属均已打磨，且形状、大小以及稀硫酸的质量、浓度均相同．
（2）甲、乙实验得出Zn的金属活动性比Fe强，依据的实验现象是：锌表面产生气泡比铁表面产生气泡速率快．
（3）甲、乙两个实验无法得出另外两种金属的活动性强弱，小聪同学补充设计了丙实验来证明，他发现X片表面有红色固体析出，则X、Y可能分别是铁、硫酸铜溶液，反应的化学方程式为Fe+CuSO₄=FeSO₄+Cu．
（4）实验得出Fe、Cu、Zn三种金属由弱到强的金属活动性顺序为Cu、Fe、Zn．
（5）小亮也设计了一套实验方案来证明Fe、Cu、Zn三种金属的活动性顺序，他选择的药品不可能是B．
A．Zn片   Cu片   FeSO₄溶液            B．Cu片    FeSO₄溶液   ZnSO₄溶液
C．Fe片   Zn片   Cu片   H₂SO₄溶液     D．Fe片    ZnSO₄溶液  CuSO₄溶液
（6）实验完毕后，小李同学将含有CuSO₄、ZnSO₄、FeSO₄、H₂SO₄ 等物质的废液倒在烧杯中，想回收工业重要原料硫酸锌和金属D．实验过程如下：①步骤I中，加过量锌粉的目的是除去废液中的硫酸铜、硫酸亚铁、稀硫酸等物质，得到较纯净的硫酸锌；固体A中含有的金属有锌、铁、铜．

②写出步骤I和步骤Ⅲ中发生的两个不相同的反应的化学方程式：Zn+CuSO₄=ZnSO₄+Cu、Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑
③小李同学回收得到的金属D是铜．

Answer 1

分析 （2）根据金属越活泼，与酸反应越剧烈，生成气体速率越快进行分析；
（3）根据铁、锌和硫酸反应的现象可以验证两种金属的活动性顺序，只要再验证铁、铜的金属活动性顺序即可完成实验，所以X、Y可能分别是铁、铜盐，可以是铁、硫酸铜，铁和硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜进行分析；
（4）根据前面的实验确定三种金属的活动性顺序；
（5）A、根据锌会与硫酸亚铁反应，铜不会与硫酸亚铁反应进行分析；
B、根据铜不会与硫酸亚铁、硫酸锌反应进行分析；
C、根据铁、锌与硫酸反应产生的气体速率不同，铜不会与硫酸反应进行分析；
D、根据铁会与硫酸铜反应，不会与硫酸锌反应进行分析；
（6）①根据过量的锌会与硫酸铜、硫酸亚铁稀硫酸反应，所以滤渣A中含有铁、铜、锌进行分析；
②根据过量的锌会与硫酸铜、硫酸亚铁稀硫酸反应，磁铁会吸引铁粉，所以固体C是锌，锌和硫酸反应会生成硫酸锌进行分析；
③根据铜不会与硫酸反应进行分析．

解答 解：（2）金属越活泼，与酸反应越剧烈，生成气体速率越快，所以甲、乙实验得出Zn的金属活动性比Fe强，依据的实验现象是：锌表面产生气泡比铁表面产生气泡速率快；
（3）铁、锌和硫酸反应的现象可以验证两种金属的活动性顺序，只要再验证铁、铜的金属活动性顺序即可完成实验，所以X、Y可能分别是铁、铜盐，可以是铁、硫酸铜，铁和硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜，化学方程式为：Fe+CuSO₄=FeSO₄+Cu；
（4）（2）中验证锌比铁活泼，（3）中验证铁比铜活泼，所以实验得出Fe、Cu、Zn三种金属由弱到强的金属活动性顺序为：Cu、Fe、Zn；
（5）A、锌会与硫酸亚铁反应，铜不会与硫酸亚铁反应，故A正确；
B、铜不会与硫酸亚铁、硫酸锌反应，故B错误；
C、铁、锌与硫酸反应产生的气体速率不同，铜不会与硫酸反应，故C正确；
D、铁会与硫酸铜反应，不会与硫酸锌反应，故D正确；
故选：B；
（6）①过量的锌会与硫酸铜、硫酸亚铁、稀硫酸反应，所以滤渣A中含有铁、铜、锌；
②通过分析可知，过量的锌会与硫酸铜、硫酸亚铁稀硫酸反应，磁铁会吸引铁粉，所以固体C是锌，锌和硫酸反应会生成硫酸锌和氢气，化学方程式为：Zn+CuSO₄=ZnSO₄+Cu，Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑；
③通过分析可知，铁被磁铁吸引，锌和稀硫酸反应，铜不会与硫酸反应，所以回收得到的金属D是铜．
故答案为：（2）锌表面产生气泡比铁表面产生气泡速率快；
（3）铁、硫酸铜溶液，Fe+CuSO₄=FeSO₄+Cu；
（4）Cu、Fe、Zn；
（5）B；
（6）①硫酸铜、硫酸亚铁、稀硫酸，铁、铜、锌；
②Zn+CuSO₄=ZnSO₄+Cu，Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑；
③铜．

点评 金属活动性顺序的应用主要表现在两个方面：一是只有排在氢前面的金属才能与酸反应，生成氢气和盐（位置越靠前，反应越剧烈），二是金属与盐溶液的反应时，只有排在前面的金属才能将排在它后面的金属从它的盐溶液中置换出来．