Question

（8分）我市某化工廠排放的廢液中含有硫酸銅和硫酸亞鐵．某化學興趣小組的同學取了適量的上述廢液樣品，將一定量鋅粉加入樣品中，充分反應后過濾，得到濾液A和固體B．請回答下列有關問題：
（1）關于濾液A所含溶質的猜想中，不合理的是       （填寫序號）．
①猜想一：只有硫酸鋅；                       ②猜想二：硫酸鋅、硫酸亞鐵；
③猜想三：硫酸鋅、硫酸亞鐵、硫酸銅；         ④猜想四：硫酸鋅、硫酸銅
（2）設計簡單實驗，確定“猜想二”對應的固體B的成分：
實驗操作：                                                                                             
實驗現象和結論：                                                                                                                                            
（3）寫出所涉及到的化學反應方程式
                                                                         
                                                                        
（4）反應后析出金屬的質量     （選填“一定”或“不一定”）比參加反應的金屬質量小．

Answer 1

（1）④； （2）用磁鐵吸引，有黑色粉末被吸引，說明了B是銅與少量鐵的混合物，若沒有被吸引，說明了B是銅； （3）Zn+CuSO₄==ZnSO₄+Cu ；Zn+FeSO₄==ZnSO₄+Fe； （4）一定．

試題分析：金屬活動性由強到弱的順序：鋅＞鐵＞H＞銅，向硫酸亞鐵、硫酸銅的混合溶液中加入一定量的鋅粉，銅首先被置換出來，待銅被完全置換后，鐵開始被置換；
（1）①當鋅是足量的，能把溶液中的銅、鐵全部置換出來，濾液中只有硫酸鋅，故猜想一合理；②當鋅是不足量的，溶液中的銅全部置換出來，廢液中的鐵沒有被置換或部分被置換，則濾液中有硫酸鋅、硫酸亞鐵，故猜想二合理；③當鋅是不足量的，不能把溶液中的銅全部置換出來，濾液中有硫酸鋅、硫酸亞鐵、硫酸銅，故猜想三合理；④由于鐵的活動性大于銅，銅首先被置換出來，不可能溶液中有硫酸銅，沒有硫酸亞鐵，故猜想四不合理；
（2）由題意可知，當濾液A中含有硫酸鋅、硫酸亞鐵時，固體B可能是銅或銅與少量鐵的混合物；由于鐵能被磁鐵吸引，所以設計實驗是：用磁鐵吸引，有黑色粉末被吸引，說明了B是銅與少量鐵的混合物，若沒有被吸引，說明了B是銅；（3）一定發生的反應是鋅與硫酸銅生成硫酸鋅和銅，Zn+CuSO₄==ZnSO₄+Cu ；鋅足量時，也發生鋅與硫酸亞鐵的反應，生成硫酸鋅和鐵：Zn+FeSO₄==ZnSO₄+Fe；
（4）由于鋅不論與硫酸銅還是與硫酸亞鐵反應，由反應的方程式各物質的質量比可知，參加反應的金屬鋅比生成的金屬銅或鐵的質量大，所以反應后析出金屬的質量一定比參加反應的金屬質量小．