Question

3．取銅、鋅混合粉末，在空氣中充分灼燒后，加入稀琉酸至固體恰好溶解．再加入一定量的鐵粉，充分反應后過濾，得到濾渣和濾液．
（1）濾渣中一定有銅，濾液中溶質一定有硫酸鋅、硫酸亞鐵．
（2）設計實驗方案，探究濾渣成分和與濾渣成分對應的濾液中溶質成分，寫出實驗操作、預期現象及結論．

Answer 1

分析 在金屬活動性順序中，排在氫前面的金屬能與酸反應生成氫氣，排在氫后面的金屬則不能與酸反應；位置靠前的金屬一般可以將位于其后的金屬從它們的鹽溶液中置換出來．根據金屬與酸反應、金屬與鹽溶液反應的情況，來判斷和探究反應后濾液和濾渣的成分．

解答 解：（1）取銅、鋅混合粉末，在空氣中充分灼燒后，生成對應的金屬氧化物，再加入稀硫酸至固體恰好溶解后，生成對應的硫酸鹽，即：硫酸銅溶液和硫酸鋅溶液；“再加入一定量的鐵粉”時，我們根據“在金屬活動性順序中，位置靠前的金屬一般可以將位于其后的金屬從它們的鹽溶液中置換出來”，可以得知鐵能把銅置換出來，而不能把鋅置換出來，所以濾渣中一定含有銅；根據鐵與硫酸銅溶液反應的化學方程式可以知道反應后生成硫酸亞鐵和銅，所以濾液中一定有反應后生成的硫酸亞鐵和未參加反應的硫酸鋅溶液，
故答案為：銅；硫酸鋅、硫酸亞鐵；
（2）根據“在金屬活動性順序中，排在氫前面的金屬能與酸反應生成氫氣，排在氫后面的金屬則不能與酸反應”，我們可以利用向濾渣中加入稀鹽酸的辦法，通過反應是否有氣泡生成來判斷濾渣中是否含有鐵；根據“在金屬活動性順序中，位置靠前的金屬一般可以將位于其后的金屬從它們的鹽溶液中置換出來”，我們利用鐵與硫酸銅溶液反應時，有紅色固體出現這一現象來確定反應后的濾液中是否還含有硫酸銅溶液．
故答案為：向濾渣中加鹽酸若有氣泡，濾渣為銅和鐵，則濾液為硫酸鋅和硫酸亞鐵；若濾渣中加鹽酸無氣泡，濾渣為銅，再向濾液中加鐵片，有紅色固體出現，濾液為硫酸鋅和硫酸亞鐵、硫酸銅；沒有紅色固體出現，濾液為硫酸鋅和硫酸亞鐵．

點評 本題從置換反應能否發生的角度考查了金屬活動性順序及其應用，是一道綜合性較強的好題．