Question

20．某化学兴趣小组同学要探究镁、铁、铜三种金属的活动性顺序，设计了如图所示的实验方案：
（1）试管乙中反应的化学方程式为Fe+CuSO₄═FeSO₄+Cu．
（2）同学们经讨论后认为该方案可以优化，丙试管的实验是多余的．
（3）去掉多余的实验，同学们将另两只试管中反应后的物质倒入同一大烧杯中，一段时间后过滤，得到不溶物和滤液，并对不溶物的成分进行如下探究：
【提出问题】烧杯中不溶物的成分是什么？
【实验探究】向过滤得到的不溶物中加稀硫酸
①若无气泡产生，则不溶物的成分是铜；
②若有气泡产生，则不溶物中一定含有铜、铁，可能含有镁．

Answer 1

分析 （1）试管乙中铁与硫酸铜溶液反应生成铜和硫酸亚铁溶液，现象是溶液有蓝色变为浅绿色，生成红色固体；
（2）甲、乙就可以证明三种金属的活动性强弱，故丙是多余的；
（3）①向过滤得到的不溶物中加稀硫酸，无气泡产生，根据金属能否与酸反应解答；
②向过滤得到的不溶物中加稀硫酸，有气泡产生，根据金属能否与酸反应解答．

解答 解：（1）试管乙中铁与硫酸铜溶液反应生成铜和硫酸亚铁溶液；反应的化学方程式为Fe+CuSO₄═FeSO₄+Cu；
（2）甲、乙就可以证明三种金属的活动性强弱Mg＞Fe＞Cu，故丙是多余的；
（3）向过滤得到的不溶物中加稀硫酸，①无气泡产生，说明不溶物中没有镁和铁，故不溶物的成分是铜；
②有气泡产生，若镁过量，则铜盐和铁盐均被置换出来，不溶物中含有镁、铁、铜，若镁少量，则不溶物中一定含有铁和铜，因此不溶物中一定含有铁和铜，可能含有镁；
答案：（1）Fe+CuSO₄═FeSO₄+Cu；
（2）丙；
（3）①铜；②铜、铁；镁．

点评 本题考查了学生的实验设计能力，属于能力提高型习题，且本题具有开放性，学生的思维空间较大．能培养学生创新设计的能力．开放型习题有助于学生对知识的综合应用．