题目内容

2．从石器、青铜器到铁器时代，金属的冶炼体现了人类文明的发展水平．如图1表示了三种金属被人类开发利用的大致年限．

（1）图1中的三种常用金属的开发利用之所以有先后，主要取决于（填选项序号）d．
a．金属的导电性强弱 b．金属在地壳中的含量多少 c．金属的化合价高低 d．金属的活动性大小
（2）早在西汉成书的《淮南万毕术》里，就有“曾青得铁则化为铜“的记载．曾青又有空青、白青、石胆、胆矾等名称其实都是天然的硫酸铜．根据上述反应设计成原电池，请在方框中（图2）画出原电池的装置图，标出正、负极和电解质溶液．
（3）在 A、B 两试管中分别加入质量相同的铁粉，再分别加入过量同浓度的稀硫酸，同时向 A 试管中加少量硫酸铜．图3中表示产生氢气体积与时间关系正确的是d．
（4）现有 1mol Cu、溶质均为 1mol 的浓硫酸、稀硫酸和稀硝酸，欲制取最大量硫酸铜，所用反应试剂是铜、稀硫酸、稀硝酸，反应的化学方程式为3Cu+3H2SO4+2HNO3=3CuSO4+2NO↑+4H2O．

分析 （1）由图可以判断出金属活动性与开发利用的先后关系，越不活泼的发现越早；
（2）原电池的总反应为Fe+Cu2+=Fe2++Cu，根据原电池反应设计原电池，原电池正极材料为较不活泼金属或非金属材料，正极上发生还原反应；
（3）在 A、B 两试管中分别加入质量相同的铁粉，分别加入过量同浓度的稀H2SO4中，同时向A中放入少量的CuSO4溶液，发生：Fe+Cu2+=Fe2++Cu，形成原电池，反应速率增大，但生成的氢气少；
（4）铜和浓硫酸需要加热发生反应，和稀硫酸不反应，铜和稀硝酸溶液反应，若制备硫酸铜应选择铜和稀硫酸稀硝酸混合反应．

解答 解：（1）由图示可以看出金属的活动性大小与金属的开发利用的先后有关，故答案为：d；
（2）原电池的总反应为Fe+Cu2+=Fe2++Cu，则该原电池中，Fe为负极，负极反应Fe-2e-=Fe2+，Cu（或C）为正极，正极发生还原反应，电极反应式为Cu2++2e-=Cu，电解质溶液为硫酸铜溶液，则原电池装置为，
故答案为：；
（3）在 A、B 两试管中分别加入质量相同的铁粉，分别加入过量同浓度的稀H2SO4中，同时向A中放入少量的CuSO4溶液，发生的反应为Fe+Cu2+=Fe2++Cu，铜-铁-稀硫酸形成原电池，反应速率增大，反应所用时间少于B，但生成的氢气少也少于B，图象应为d．
故答案为：d；
（4）铜和浓硫酸需要加热发生反应，和稀硫酸不反应，铜和稀硝酸溶液反应，现有 1mol Cu、溶质均为 1mol 的浓硫酸、稀硫酸和稀硝酸，欲制取最大量硫酸铜，所需试剂铜、稀硫酸、稀硝酸，参加反应的稀硝酸全部做氧化剂，3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2O，计算可要硝酸根知1mol铜反应需要氢离子2.7mol，需要硝酸根离子$\frac{2}{3}$mol，所以1mol硫酸全部反应，取$\frac{2}{3}$molHNO3，能使铜和硫酸全部反应，反应的化学方程式为：3Cu+3H2SO4+2HNO3=3CuSO4+2NO↑+4H2O，
故答案为：铜、稀硫酸、稀硝酸；3Cu+3H2SO4+2HNO3=3CuSO4+2NO↑+4H2O．

点评 本题考查金属的冶炼、离子方程式书写、原电池设计和电极反应式书写、氧化还原反应定量分析判断，题目难度不大，注意（4）中反应定量关系是解题关键．

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