Question

在探究鐵、銅、鋅、銀的金屬活動性順序時(shí)，某小組做了如圖所示三個實(shí)驗(yàn)：（所用金屬的形狀與大小及稀鹽酸的用量均相同）

（1）實(shí)驗(yàn)①中的反應(yīng)化學(xué)方程式為

 

．
（2）一段時(shí)間后，根據(jù)實(shí)驗(yàn)②觀察到現(xiàn)象，可得出結(jié)論是

 

．
（3）乙同學(xué)認(rèn)為上述三個實(shí)驗(yàn)不能夠得出四種金屬的活動性順序，還需要利用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置，補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)來實(shí)現(xiàn)探究目的．

乙同學(xué)實(shí)驗(yàn)用的金屬X是

 

，溶液Y是

 

；（其他合理答案也可）（要求寫出化學(xué)式）．
（4）丙同學(xué)用100g上述實(shí)驗(yàn)的鹽酸分別跟足量的鐵和鋅反應(yīng)，并繪制了生成氫氣的質(zhì)量（m/g）與時(shí)間（t/s）的關(guān)系圖（如圖所示）．試回答：

①判斷A、B兩圖能表示丙同學(xué)所做實(shí)驗(yàn)結(jié)果是

 

圖．
②若用100g鹽酸與足量的鐵反應(yīng)能生成0.4g氫氣．那么：
（Ⅰ）該鹽酸溶液含HCl質(zhì)量是

 

．
（Ⅱ）該鹽酸中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是

 

．

Answer 1

分析：對于金屬活動順序的比較，在不同金屬與同一試劑來反應(yīng)判斷時(shí)，屬于對比實(shí)驗(yàn)，要對比是否能夠反應(yīng)，對已同樣能夠反應(yīng)的情況下反應(yīng)的快慢．而對比實(shí)驗(yàn)要保證除了要對驗(yàn)證因素之外的所有條件保持完全一致．（變量控制）

解答：解：（1）對于鋅、鐵、銅、銀四種金屬活動性的比較，實(shí)驗(yàn)是力圖通過兩種活潑金屬和酸反應(yīng)觀察生成氫氣的快慢來確定金屬活動順序的，因?yàn)橄嗤瑮l件下，反應(yīng)越快，金屬也就越活潑．但是要保證控制好除驗(yàn)證因素之外的所有的因素保持一致．就本題而言，題目對金屬的限制是大小相同的，對酸提示質(zhì)量分?jǐn)?shù)相同，所以可以根據(jù)反應(yīng)的快慢下結(jié)論．這樣鋅鐵就很容易根據(jù)反應(yīng)快慢確定出鋅比鐵活潑．
   （2）而將銅與硝酸銀放在一起，能夠反應(yīng)，可以得出銅比銀活潑．而Cu和鋅鐵之間的關(guān)系卻無法下結(jié)論．．
   （3）對于實(shí)驗(yàn)的完善，要明確只要從上面的分析出發(fā)，需要進(jìn)一步確定銅和鐵或者鋅的關(guān)系．由于已知的是Zn＞Fe＞Cu，所以可以Fe和可溶性銅鹽，也可以銅和可溶性亞鐵鹽，當(dāng)然也可以用銅和稀鹽酸，畢竟題目中的試劑使用更方便．
   （4）題目中問100g稀鹽酸分別跟足量的鐵和鋅反應(yīng)，題目還是在考查金屬活動性有關(guān)的內(nèi)容．消耗相同質(zhì)量的酸，金屬活潑性越強(qiáng)，用到的時(shí)間越短．由于鋅比鐵活潑，所以鋅先完全消耗掉鹽酸．金屬與酸反應(yīng)得到氫氣的質(zhì)量與鹽酸的關(guān)系，當(dāng)酸質(zhì)量一定，而金屬足量時(shí)，這是鹽酸被完全消耗，所以生成的氫氣的質(zhì)量相等．所以A圖符合丙的實(shí)驗(yàn)結(jié)果．后面計(jì)算應(yīng)該是結(jié)合氫氣的質(zhì)量來計(jì)算．由于反應(yīng)中時(shí)鹽酸完全反應(yīng)，所以就可以借助氫氣的質(zhì)量通過化學(xué)方程式來進(jìn)行計(jì)算．
故答案：
（1）Fe+2HCl=FeCl₂+H₂↑
（2）銅的活潑性大于銀
（3）（Cu，HCl）（答案合理即可）
（4）①A
②（Ⅰ）設(shè)反應(yīng)掉的HCl的質(zhì)量為X
Fe+2HCl=FeCl₂+H₂↑
   73          2 
    x          0.4g

73

x

=

2

0?4g

X=14.6g
（Ⅱ）

14.6g

100g

×100%=14.6%

點(diǎn)評：借助金屬反應(yīng)速率來判斷金屬活動性一定要將實(shí)驗(yàn)的各種變量要素控制一致，否則結(jié)論經(jīng)不起推敲．