Question

根據所學金屬的有關性質和圖示實驗，回答問題：

（1）實驗A中反應的主要實驗現象是

 

，化學方程式為

 

．
在探究鐵、銅、鋅、銀的金屬活動性順序時，某小組做了如圖B三個實驗：（所用金屬的形狀與大小和稀鹽酸的用量均相同）
（2）一段時間后，可明顯觀察到實驗Ⅱ的現象是

 

；反應的化學方程式是

 

．
（3）小組中的同學甲認為：通過實驗Ⅰ和Ⅲ可比較出鋅和鐵的金屬活動性強弱．他依據的實驗現象是

 

．
（4）乙和丙兩位同學認為上述三個實驗不能夠得出四種金屬的活動性順序，原因是

 

；并在上述實驗的基礎上，補充了一個實驗（如圖C所示），實現了探究目的．他們的實驗設計是：X是金屬

 

，Y是

 

溶液（寫出化學式）．
（5）在完成實驗任務后，該小組又進行了深入的實驗探究．他們向一定質量的稀鹽酸中加入鋅粉至過量．最后將所得的實驗數據繪制成了圖象（如圖D）．請你幫助他們確定橫坐標和縱坐標表示的量：若橫坐標表示加入鋅粉的質量，則縱坐標表示

 

．
A、氫氣的質量；B、溶液的質量；C、稀鹽酸的質量；D、生成的氯化鋅的質量分數．

Answer 1

分析：根據鐵在氧氣中燃燒的現象、反應的化學方程式進行分析解答即可．
     金屬活動性的探究要通過彼此之間的相互反應等來進行驗證．要對實驗進行分析綜合，看能否將相對應的物質全部排好順序，如不能，則方案就需要進一步完善．在完善時，要對上面驗證過程中缺失的環節補充即可．

解答：解：（1）解：鐵在氧氣中劇烈燃燒，火星四射，放出大量的熱，生成一種黑色固體；鐵在氧氣中燃燒生成四氧化三鐵，反應的化學方程式為：3Fe+2O₂

點燃  .

Fe₃O₄．
（2）一段時間后，可明顯觀察到實驗Ⅱ鋅與稀鹽酸反應的現象是 產生大量氣泡，鋅片逐漸減小；反應的化學方程式是 Zn+2HCl=ZnCl₂+H₂↑
．
（3）因為金屬與酸反應的速度越快說明該金屬越活潑；故通過實驗Ⅰ和Ⅲ可比較出鋅和鐵的金屬活動性強弱；
（4）第Ⅰ個實驗說明鐵排在了氫的前面，圖B實驗說明銅排在銀的前面，第Ⅱ個實驗說明鋅排在了氫的前面，這兩個同時都反應，就要注意在相同條件（題干特別注明：所用金屬的形狀與大小及稀鹽酸的質量分數和用量均相同）下反應速率的大小，反應越快就證明該金屬就越活潑，鋅比鐵反應要快，所以Zn＞Fe．圖B銅片和硝酸銀反應，說明Cu＞Ag．這樣我們還無法知道Fe和Cu之間的活動性關系，所以在補充實驗時就需要設計與Fe和Cu活動性有關的．
    在設計補充實驗驗證Fe和Cu活動性時，既可以讓兩者之間直接反應驗證（如Fe和可溶性銅鹽如CuCl₂、Cu（NO₃）₂、CuSO₄或者銅和可溶性亞鐵鹽溶液反應如FeCl₂、FeSO₄、Fe（NO₃）₂等），也可以讓銅和稀鹽酸反應，因為上面有該藥品所以較為方便．同樣也可以比照上面Fe和Zn的驗證方式，象②一樣將鐵絲插入到硝酸銀中（硝酸銀的質量分數和體積都要相同），和②對比生成白色物質的速率．這些方案都可以，要考慮藥品的便捷性．
（5）鋅與鹽酸反應時由于反應前沒有氫氣，所以氫氣的質量曲線應該從零點開始，沒加入鋅前溶液是鹽酸溶液，加入鋅后溶液變為氯化鋅溶液，質量增大了，當反應完畢溶液質量就不變了，所以B是正確的，由于鋅是過量的，所以最后鹽酸被全部反應掉了，所以C不正確，在沒加入鋅前沒有氯化鋅，所以氯化鋅的曲線應該從零點開始．
故答案為：
（1）劇烈燃燒，火星四射，放出大量的熱，生成一種黑色固體，3Fe+2O₂

點燃  .

Fe₃O₄．
（2）產生大量氣泡，鋅片逐漸減小； Zn+2HCl=ZnCl₂+H₂↑．
（3）實驗Ⅱ中產生氣體的速率比實驗Ⅰ的快．
（4）無法比較Fe和Cu的活動性；Fe，CuSO₄（其他可溶性銅鹽也可）．或者Cu，FeCl₂（其他可溶性亞鐵鹽也可）．或者Cu，HCl（以上方案是看反應是否發生） Fe，AgNO₃ （是和②實驗對比金屬表面白色物質的生成速率）
（5）B

點評：本題主要考查鐵生銹的條件、化學方程式的書寫、金屬活動性順序的應用等方面的知識，實驗方案設計要考慮各種可行性方案，然后在方案中尋找最佳的方案付諸實施．不同的方案的原理也不盡相同，所以要勤思考，多總結．