Question

（2013?常州）某同學利用以下藥品：長、寬和厚度均相同的鋅片、鐵片與銅片、稀硫酸、硫酸亞鐵溶液、硫酸銅溶液、硫酸鋅溶液、鋅粉，驗證鋅、鐵、銅的金屬活動性順序．
（1）實驗前，用砂紙打磨金屬片的目的是

除去金屬表面的氧化膜

；
（2）根據實驗目的，該同學設計了實驗I、Ⅱ兩種合彈的方案，如圖l所示：

若X、Y是兩種不同的試劑，則X、Y中溶質的化學式依次為

H₂SO₄

、

FeSO₄

；
（3）該同學將硫酸亞鐵溶液和硫酸銅溶液混合在一起，溶液呈現青色．
A．向混合液中加入過量鋅粉，攪拌，溶液顏色的變化應為：青色變淺至

淺綠

色，最終變為無色；
B．向混合注中插人鋅片，待其浸沒部分表面完全變色后，溶液仍為青色，取下鋅片表面附著的粉末，經檢驗其組成為鐵和銅．粉末中存在鐵的原因：
①反應生成了鐵，寫出該反應的化學方程式：

Zn+FeSO₄═ZnSO₄+Fe

；
②

銅和鋅構成原電池，電子轉移過程中亞鐵離子得到電子變成鐵單質

；
（4）如圖2所示，該同學用導線將鋅片和銅片連接起來，接入電流表，然后把它們一起插入硫酸銅溶液中，該實驗的現象為：①電流表

指針發生偏轉

；②銅片表面

變粗

．

Answer 1

分析：（1）金屬在空氣中其表面能生成一層氧化膜，開始氧化膜先與酸接觸反應生成鹽和水幾乎不能產生氫氣，據此分析；
（2）根據金屬的活動性順序表的應用分析．在金屬活動性順序中，位置在前的金屬能將位于其后的金屬從其鹽溶液中置換出來，氫前的金屬能與酸反應生成氫氣進行設計實驗；
（3）A、根據鋅的活動性比銅和鐵強，可以和其鹽溶液發生置換反應，從而溶液的顏色也隨著發生改變分析；
B、根據強金屬和弱金屬的鹽溶液發生置換反應及原電池的工作原理分析；
（4）根據原電池的電子轉移及電流的形成和發生的變化分析．

解答：解：（1）金屬在空氣中其表面能生成一層氧化膜，氧化膜會阻止金屬與藥品的接觸，所以要先除去氧化膜；
（2）實驗1：給定三種金屬，因此可以和酸混合：將三種金屬分別于稀硫酸混合后，銅與稀硫酸不反應，鋅、鐵均能與稀硫酸反應產生氣體，且鋅的反應比鐵劇烈，可以得出鋅＞鐵＞銅；
實驗2，給定兩種金屬，可以和中間金屬的鹽溶液混合，由于鋅能與硫酸亞鐵反應，說明鋅在鐵的前面，銅不與硫酸亞鐵反應，說明鐵在銅的前面．所以可以選用的另外一種藥品是硫酸亞鐵溶液；
（3）A、硫酸亞鐵溶液是淺綠色，硫酸銅溶液是藍色，離子溶液混合后呈現青色，加入過量鋅粉后，先和硫酸銅發生置換反應，青色變淺；硫酸銅完全反應后，溶液變為淺綠色；接著鋅再和硫酸亞鐵發生置換反應，變成硫酸鋅，溶液呈現無色；
B、混合鹽溶液中插入鋅片，鐵單質可能有離子來源：當溶液中銅離子的濃度很稀時，鋅與硫酸亞鐵直接發生置換反應，反應的方程式為：Zn+FeSO₄═ZnSO₄+Fe；也可能是銅和鋅構成原電池，電子從鋅片轉移到銅片上時，溶液中的銅離子、亞鐵離子得到電子變成銅單質和鐵單質；
（4）原電池中鋅比銅活潑，所以鋅失去電子，電子從鋅片流向銅片，而電流從銅片流向鋅片，所以電流表指針發生偏轉；銅離子在銅片上得到電子，生成紅色的銅單質，故鋅片變薄，銅片表面變粗．
故答案為：（1）除去金屬表面的氧化膜；（2）H₂SO₄；FeSO₄；（3）淺綠色；Zn+FeSO₄═ZnSO₄+Fe；銅和鋅構成原電池，電子轉移過程中亞鐵離子得到電子變成鐵單質；（4）指針發生偏轉；變粗．

點評：本題考查了金屬活動性順序的運用和原電池的原理，根據是熟練掌握位置在前的金屬能將位于其后的金屬從其鹽溶液中置換出來，且活動性差別越大，越容易被置換；氫前的金屬能與酸發生置換反應及原電池中電子轉移的方向及電流的方向．