Question

某校同學以“比較錳、鐵、銅3種金屬的活動性順序”為課題進行探究．
提供的藥品：鐵片、銅片、錳片、稀鹽酸、硫酸亞鐵溶液、硫酸銅溶液、硫酸錳（MnSO₄）溶液．
【做出猜想】他們考慮到鐵的活動性比銅強，對3種金屬的活動性順序作出如下猜想．
猜想一：錳＞鐵＞銅； 猜想二：鐵＞銅＞錳； 猜想三：

 

．
【設(shè)計實驗】為了驗證猜想成立，同學們分成三組，分別針對一種猜想設(shè)計實驗方案．
（1）第一組驗證猜想一．實驗方案是將錳片、鐵片分別放入稀鹽酸中，觀察現(xiàn)象．
（2）第二組驗證猜想二．
（3）第三組驗證猜想三．實驗方案是（只用兩個實驗）：

 

．
【進行實驗】同學們按照設(shè)計的實驗方案進行實驗，請你幫助第一二組完成實驗報告
第一組

實驗內(nèi)容	實驗現(xiàn)象	結(jié)論及化學方程式
取兩支試管，導入等量的稀鹽酸，將錳片、鐵片分別放入其中，觀察現(xiàn)象．		較強烈的反應(yīng)的化學方程式：

第二組

實驗內(nèi)容	實驗現(xiàn)象	結(jié)論及化學方程式
		猜想二不成立

【實驗結(jié)論】各組通過實驗后交流，確認猜想一是正確的．
【拓展探究】金屬與酸的反應(yīng)存在某種規(guī)律，請你分析下表中的數(shù)據(jù)，找到對應(yīng)關(guān)系．

等質(zhì)量（ag）的金屬與足量鹽酸反應(yīng)	鎂	鐵	錳
金屬的相對原子量	24	5	55
產(chǎn)生氫氣的質(zhì)量（g）	a 12	a 28	a 27.5
找到規(guī)律

Answer 1

分析：【作出猜想】根據(jù)考慮到鐵的活動性比銅強，三種金屬中錳的金屬性比它們都強、只比銅強、比它們都弱來猜想；
【設(shè)計實驗】根據(jù)猜想三：鐵＞錳＞銅．利用金屬活動性進行設(shè)計實驗；
【進行實驗】同學們按照設(shè)計的實驗方案進行實驗，請你幫助第一二組完成實驗報告
第一組：根據(jù)金屬與酸反應(yīng)的快慢排出順序：反應(yīng)速度越快的金屬活動性越強；運用類比的方法，類比鐵與稀鹽酸的反應(yīng)，推測錳與稀鹽酸發(fā)生反應(yīng)的化學方程式；
第二組：驗證金屬性鐵＞銅＞錳，可選擇硫酸銅溶液，將錳片放在硫酸銅溶液中有紅色物質(zhì)生成；
【拓展探究】根據(jù)表中數(shù)據(jù)：金屬相對原子質(zhì)量與生成氫氣的關(guān)系進行分析．

解答：解：【作出猜想】因考慮到鐵的活動性比銅強，由猜想一和二可知，錳的金屬性介于鐵與銅之間．
【設(shè)計實驗】根據(jù)猜想三：鐵＞錳＞銅．利用金屬活動性進行設(shè)計實驗，如：將錳片放入硫酸亞鐵溶液中，將銅片放入硫酸錳溶液中，觀察現(xiàn)象；或?qū)㈣F片和銅片分別放入硫酸錳溶液中，觀察現(xiàn)象；或?qū)㈣F片放入硫酸錳溶液中、錳片放入硫酸銅溶液中，觀察現(xiàn)象；
【進行實驗】由第一組同學的猜想，推測實驗現(xiàn)象：都有氣泡產(chǎn)生，錳片的反應(yīng)比鐵片的反應(yīng)劇烈；運用類比的方法，類比鐵與稀鹽酸的反應(yīng) Fe+2HCl=FeCl₂+H₂↑，可推測出錳與稀鹽酸發(fā)生反應(yīng)的化學方程式為：Mn+2HCl=MnCl₂+H₂↑；
由第二組同學的猜想，推測實驗現(xiàn)象：錳片表面有紅色物質(zhì)附著；
【拓展探究】根據(jù)質(zhì)量守恒定律以及反應(yīng)的化學方程式可知，設(shè)等質(zhì)量的金屬鎂、鐵、錳與足量鹽酸反應(yīng)生成氫氣的質(zhì)量分別為x、y、z．
Mg+2HCl=MgCl₂+H₂↑；
24            2
ag            x
則

24

ag

=

2

x

，解得x=

a

12

g
Fe+2HCl=FeCl₂+H₂↑；
56            2
ag            y
則

56

ag

=

2

y

，解得y=

a

28

g
Mn+2HCl=MnCl₂+H₂↑；
55             2
ag             z
則

55

ag

=

2

z

，解得z=

2a

55

g=

a

27.5

g
根據(jù)表中數(shù)據(jù)可分析出：相同質(zhì)量的同價態(tài)的不同金屬，與足量的酸反應(yīng)，相對原子質(zhì)量越大，生成氫氣質(zhì)量越��；相對原子質(zhì)量越小，生成氫氣質(zhì)量越大．
故答案為：

等質(zhì)量的金屬（a克）與足量鹽酸反應(yīng)	鎂	鐵	錳
金屬的相對原子質(zhì)量	24	56	55
產(chǎn)生氫氣的質(zhì)量（g）	a 12	a 28	a 27.5
找到的規(guī)律	相同質(zhì)量的同價態(tài)的不同金屬，與足量的酸反應(yīng)，相對原子質(zhì)量越大，生成氫氣質(zhì)量越��；反之亦然

故答案為：【做出猜想】鐵＞錳＞銅．
【設(shè)計實驗】（3）將兩片錳分別放入硫酸亞鐵溶液和硫酸銅溶液中，觀察現(xiàn)象．
【進行實驗】第一組

實驗內(nèi)容	實驗現(xiàn)象	結(jié)論及化學方程式
取兩支試管，導入等量的稀鹽酸，將錳片、鐵片分別放入其中，觀察現(xiàn)象．	都有氣泡產(chǎn)生，錳片的反應(yīng)比鐵片的反應(yīng)劇烈	較強烈的反應(yīng)的化學方程式： Mn+2HCl=MnCl2+H2↑

第二組

實驗內(nèi)容	實驗現(xiàn)象	結(jié)論及化學方程式
硫酸銅溶液	錳片表面有紅色物質(zhì)附著	猜想二不成立

【拓展探究】

等質(zhì)量（ag）的金屬與足量鹽酸反應(yīng)	鎂	鐵	錳
金屬的相對原子量	24	5	55
產(chǎn)生氫氣的質(zhì)量（g）	a 12	a 28	a 27.5
找到規(guī)律	相同質(zhì)量的同價態(tài)的不同金屬，與足量的酸反應(yīng)，相對原子質(zhì)量越大，生成氫氣質(zhì)量越��；反之亦然

點評：本題考查金屬活潑性的探究實驗，學生需熟記判斷金屬活動性強弱的方法①金屬活動性順序表背出來，排在前面的金屬的活動性比后面的要強．②和同種酸反應(yīng)的速度快慢，反應(yīng)越快的活動性越強等來解答．