Question

17．如圖所示，小明和小紅在做金屬活動性順序的探究實驗，他們將鐵釘加入硫酸銅溶液中，觀察到鐵釘表面有氣泡產(chǎn)生，一段時間后，在鐵釘表面附著了紅色的固體．
【提出問題】產(chǎn)生氣體是什么物質(zhì)？
【作出猜想】猜想一：二氧化硫   猜想二：氫氣   猜想三：氧氣
做出猜想的依據(jù)是：化學反應(yīng)前后元素種類不變，因為反應(yīng)物中含有氫、氧、硫三種元素，所以做出這樣的猜想．
【進行實驗】
（1）小紅提出，聞一聞產(chǎn)生的氣體，方法是用手輕輕煽動，使少量氣體進入鼻孔，根據(jù)無刺激性氣味她判斷該氣體不是二氧化硫．
（2）他們又做了實驗：用帶火星的木條放在試管口，木條不復(fù)燃，從而證明了該氣體不是氧氣．從而判斷該氣體是氫氣．
經(jīng)過和老師咨詢得知，一般配制硫酸銅溶液時都要加入適量相應(yīng)的酸以保持溶液的
穩(wěn)定存在．實驗中產(chǎn)生氫氣的化學方程式是Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑．
【得出結(jié)論】從這個實驗得到的結(jié)論是鐵的活動性大于氫，也大于銅．
【計算】早在西漢時期的《淮南萬畢術(shù)》中就記載：“曾青得鐵則化為銅”，成為現(xiàn)代濕法冶金的想去，現(xiàn)有含1.6kg硫酸銅的工業(yè)廢液，加入鐵粉回收銅，請計算：
（1）硫酸銅中銅元素的質(zhì)量分數(shù)；
（2）理論上與硫酸銅反應(yīng)消耗鐵粉的質(zhì)量．

Answer 1

分析 [作出猜想]根據(jù)質(zhì)量守恒定律分析解答；
[進行實驗]
（1）根據(jù)聞氣體的方法及二氧化硫具有刺激性氣味解答；
（2）根據(jù)氧氣支持燃燒的性質(zhì)解答；根據(jù)鐵和硫酸反應(yīng)生成硫酸亞鐵和氫氣解答；
[得出結(jié)論]根據(jù)金屬活動性的反應(yīng)規(guī)律可進行判斷，排在氫前面的金屬可以置換出酸中的氫，根據(jù)與酸反應(yīng)的劇烈程度也可以判斷金屬活動性強弱，活動性強的金屬可以把比它活動性弱的金屬從其鹽溶液中置換出來；
【計算】早在西漢時期的《淮南萬畢術(shù)》中就記載：“曾青得鐵則化為銅”，成為現(xiàn)代濕法冶金的想去，現(xiàn)有含1.6kg硫酸銅的工業(yè)廢液，加入鐵粉回收銅，請計算：
（1）根據(jù)硫酸銅的化學式可以求出硫酸銅中銅元素的質(zhì)量分數(shù)進行解答；
（2）根據(jù)硫酸銅的質(zhì)量求出消耗鐵的質(zhì)量即可．

解答 解：[作出猜想]根據(jù)質(zhì)量守恒定律，化學反應(yīng)前后元素種類不變，因為反應(yīng)物中含有氫、氧、硫三種元素，所以做出這樣的猜想．故填：反應(yīng)物中含有氫、氧、硫三種元素；
[進行實驗]
（1）小紅提出，聞一聞產(chǎn)生的氣體，方法是用手輕輕煽動，使少量氣體進入鼻孔，根據(jù)無刺激性氣味她判斷該氣體不是二氧化硫．故填：用手輕輕煽動，使少量氣體進入鼻孔；無刺激性氣味；
（2）用帶火星的木條放在試管口，木條不復(fù)燃，從而證明了該氣體不是氧氣．從而判斷該氣體是氫氣．故填：用帶火星的木條放在試管口，木條不復(fù)燃；
鐵和硫酸反應(yīng)生成硫酸亞鐵和氫氣，產(chǎn)生氫氣的化學方程式是Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑；故填：Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑；
[得出結(jié)論]
將鐵釘加入到硫酸銅溶液中，觀察到鐵釘表面有氣泡產(chǎn)生，一段時間后，在鐵釘表面附著了紅色的固體．說明鐵的活動性大于氫，也大于銅；故填：鐵的活動性大于氫，也大于銅；
[計算]（1）硫酸銅中銅元素的質(zhì)量分數(shù)=$\frac{64}{64+32+16×4}$×100%=40%；
（2）設(shè)理論上與硫酸銅反應(yīng)消耗鐵粉的質(zhì)量為x
Fe+CuSO₄═Cu+FeSO₄
56    160
x    1.6kg
$\frac{56}{x}=\frac{160}{1.6kg}$
x=0.56kg
答：
（1）硫酸銅中銅元素的質(zhì)量分數(shù)為40%；
（2）理論上與硫酸銅反應(yīng)消耗鐵粉的質(zhì)量為0.56kg．

點評 根據(jù)金屬與酸反應(yīng)看反應(yīng)速率，或金屬與鹽溶液反應(yīng)看結(jié)果的方法，比較金屬的活動性．熟記金屬活動性順序，能準確判斷哪些物質(zhì)間能反應(yīng)，反應(yīng)的現(xiàn)象是什么等是解決這類問題的關(guān)鍵．