Question

（2012?海淀區一模）在戶外聚會時，化學老師點燃了一支自制的蠟燭，如圖1，同學們發現這支蠟燭不易被風吹滅，原來在蠟燭的棉芯里藏了兩根相互纏繞的銀白色金屬絲．老師指出金屬絲的成分可能是Mg、Al、Fe中的一種或兩種．回校后，老師提供了Mg、Al、Fe三種已知金屬和MgSO₄、Al₂（SO₄）₃、FeSO₄、CuSO₄四種鹽溶液，以及未知金屬的樣品．指導同學們先進行了參照實驗，之后探究未知金屬的成分．
（1）三種已知金屬的參照實驗

試劑	Mg	Al	Fe
MgSO4溶液	有氣泡產生．	▲	▲
Al2（SO4）3溶液	有大量氣泡產生，一段時間后金屬表面有白色固體附著．	▲	▲
FeSO4溶液	有大量氣泡產生，一段時間后金屬表面有灰黑色固體附著．	試管底部有灰黑色固體析出．	▲
CuSO4溶液	有大量氣泡產生，一段時間后金屬表面有紅色固體附著．	一段時間后金屬表面有紅色固體附著．	一段時間后金屬表面有紅色固體附著．

用“▲”標記的實驗有相同的現象，“▲”處應記錄的是

無明顯變化

；表中的“灰黑色固體”的成分為

Fe

．Al與CuSO₄溶液反應的化學方程式為

2Al+3CuSO₄═3Cu+Al₂（SO₄）₃

．
（2）未知金屬成分的探究
該小組同學將兩根未知金屬絲分開，如圖2所示放入CuSO₄溶液中，觀察到的現象記錄如下：

試劑	兩根未知金屬絲
CuSO4溶液	一根金屬絲上有大量氣泡產生，另一根金屬絲上沒有氣泡；一段時間后，兩根金屬絲表面都有紅色固體附著．

通過與參照實驗對比，可以獲得的結論是：兩種金屬絲的成分不同，有氣泡冒出的金屬絲成分是

Mg

．
用老師提供的試劑再進行一個實驗，就能證明另外一種金屬絲的成分，實驗方案為

在試管中加入FeSO₄溶液，將另一根金屬絲插入其中．若金屬絲上無明顯變化，
則證明該金屬絲是鐵絲；若一段時間后試管底部有灰黑色固體析出，則證明該金屬絲
是鋁絲

．
（3）實驗反思
同學們在反思實驗原理時，提出還可將另一種金屬直接放入稀硫酸或稀鹽酸中，有的同學認為可以通過“金屬產生氣泡的快慢”這一現象進行判斷，有的同學認為這種判斷依據不夠合理，理由是

未知金屬只有一種，沒有用參照金屬對比，無法判斷金屬的種類（或無法判斷反應速率的快慢）

．但是“將另一種金屬直接放入稀硫酸或稀鹽酸中”還是可以判斷出金屬的成分，依據的現象是

溶液是否變成淺綠色

．

Answer 1

分析：（1）根據金屬與鹽反應的條件考慮是否反應推出現象根據方程式的寫法寫出反應方程式；（2）根據三種已知金屬的參照實驗現象來考慮本題；（3）根據對照試驗的設計方法和鐵與酸反應的實驗現象考慮．

解答：解：（1）金屬與鹽反應時金屬必須排在鹽中金屬的前面，根據金屬活動性順序可知，“▲”標記的實驗都是不反應的所以實驗現象是無明顯變化；
（2）一根金屬絲上有大量氣泡產生，根據三種已知金屬的參照實驗現象可知，只有鎂能產生氣泡；根據鋁與鐵與其他物質反應的現象不同來區分，由三種已知金屬的參照實驗現象可知與硫酸亞鐵反應現象不同，所以在試管中加入FeSO₄溶液，將另一根金屬絲插入其中．若金屬絲上無明顯變化，則證明該金屬絲是鐵絲；若一段時間后試管底部有灰黑色固體析出，則證明該金屬絲是鋁絲；
（3）金屬產生氣泡的快慢需要通過對比實驗才能看出，未知金屬只有一種，不能設計金屬對比實驗；由于硫酸與鋁反應現象是有氣泡產生，鐵與硫酸反應有氣泡，且溶液為淺綠色． 
故答案為：（1）無明顯變化      Fe       2Al+3CuSO₄═3Cu+Al₂（SO₄）₃
（2）Mg
在試管中加入FeSO₄溶液，將另一根金屬絲插入其中．若金屬絲上無明顯變化，
則證明該金屬絲是鐵絲；若一段時間后試管底部有灰黑色固體析出，則證明該金屬絲
是鋁絲  
（3）未知金屬只有一種，沒有用參照金屬對比，無法判斷金屬的種類（或無法判斷反應速率的快慢）             溶液是否變成淺綠色

點評：解答本題的關鍵是要利用好三種已知金屬的參照實驗現象，知道金屬與鹽反應的條件，知道鐵與硫酸反應的現象考慮．