Question

17．如图所示，小明和小红在做金属活动性顺序的探究实验，他们将铁钉加入硫酸铜溶液中，观察到铁钉表面有气泡产生，一段时间后，在铁钉表面附着了红色的固体．
【提出问题】产生气体是什么物质？
【作出猜想】猜想一：二氧化硫   猜想二：氢气   猜想三：氧气
做出猜想的依据是：化学反应前后元素种类不变，因为反应物中含有氢、氧、硫三种元素，所以做出这样的猜想．
【进行实验】
（1）小红提出，闻一闻产生的气体，方法是用手轻轻煽动，使少量气体进入鼻孔，根据无刺激性气味她判断该气体不是二氧化硫．
（2）他们又做了实验：用带火星的木条放在试管口，木条不复燃，从而证明了该气体不是氧气．从而判断该气体是氢气．
经过和老师咨询得知，一般配制硫酸铜溶液时都要加入适量相应的酸以保持溶液的
稳定存在．实验中产生氢气的化学方程式是Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑．
【得出结论】从这个实验得到的结论是铁的活动性大于氢，也大于铜．
【计算】早在西汉时期的《淮南万毕术》中就记载：“曾青得铁则化为铜”，成为现代湿法冶金的想去，现有含1.6kg硫酸铜的工业废液，加入铁粉回收铜，请计算：
（1）硫酸铜中铜元素的质量分数；
（2）理论上与硫酸铜反应消耗铁粉的质量．

Answer 1

分析 [作出猜想]根据质量守恒定律分析解答；
[进行实验]
（1）根据闻气体的方法及二氧化硫具有刺激性气味解答；
（2）根据氧气支持燃烧的性质解答；根据铁和硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气解答；
[得出结论]根据金属活动性的反应规律可进行判断，排在氢前面的金属可以置换出酸中的氢，根据与酸反应的剧烈程度也可以判断金属活动性强弱，活动性强的金属可以把比它活动性弱的金属从其盐溶液中置换出来；
【计算】早在西汉时期的《淮南万毕术》中就记载：“曾青得铁则化为铜”，成为现代湿法冶金的想去，现有含1.6kg硫酸铜的工业废液，加入铁粉回收铜，请计算：
（1）根据硫酸铜的化学式可以求出硫酸铜中铜元素的质量分数进行解答；
（2）根据硫酸铜的质量求出消耗铁的质量即可．

解答 解：[作出猜想]根据质量守恒定律，化学反应前后元素种类不变，因为反应物中含有氢、氧、硫三种元素，所以做出这样的猜想．故填：反应物中含有氢、氧、硫三种元素；
[进行实验]
（1）小红提出，闻一闻产生的气体，方法是用手轻轻煽动，使少量气体进入鼻孔，根据无刺激性气味她判断该气体不是二氧化硫．故填：用手轻轻煽动，使少量气体进入鼻孔；无刺激性气味；
（2）用带火星的木条放在试管口，木条不复燃，从而证明了该气体不是氧气．从而判断该气体是氢气．故填：用带火星的木条放在试管口，木条不复燃；
铁和硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，产生氢气的化学方程式是Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑；故填：Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑；
[得出结论]
将铁钉加入到硫酸铜溶液中，观察到铁钉表面有气泡产生，一段时间后，在铁钉表面附着了红色的固体．说明铁的活动性大于氢，也大于铜；故填：铁的活动性大于氢，也大于铜；
[计算]（1）硫酸铜中铜元素的质量分数=$\frac{64}{64+32+16×4}$×100%=40%；
（2）设理论上与硫酸铜反应消耗铁粉的质量为x
Fe+CuSO₄═Cu+FeSO₄
56    160
x    1.6kg
$\frac{56}{x}=\frac{160}{1.6kg}$
x=0.56kg
答：
（1）硫酸铜中铜元素的质量分数为40%；
（2）理论上与硫酸铜反应消耗铁粉的质量为0.56kg．

点评 根据金属与酸反应看反应速率，或金属与盐溶液反应看结果的方法，比较金属的活动性．熟记金属活动性顺序，能准确判断哪些物质间能反应，反应的现象是什么等是解决这类问题的关键．