Question

某校化学兴趣小组对金属活动性顺序等知识进行了研究．
（1）根据如图中的实验现象判断，稀盐酸里的A、B、C、D四种金属中，在金属活动性顺序里，位于氢后面的金属是（填字母）______．
（2）为了确定Fe、Cu、Hg三种金属的活动性顺序，兴趣小组同学用铁片、铜片、硝酸汞溶液和盐酸四种试剂设计了下列实验方案，其中可行的是（______ ）
A．Fe+HCl    Cu+HCl         Fe+Hg（NO₃）₂
B．Fe+HCl    Fe+Hg（NO₃）₂  Cu+Hg（NO₃）₂
C．Fe+HCl    Cu+HCl         Cu+Hg（NO₃）₂
D．Cu+HCl    Fe+Hg（NO₃）₂   Cu+Hg（NO₃）₂
（3）为了确定铁、铜、银的金属活动性顺序，同学们用到的药品有铁丝、铜丝、银丝、稀硫酸和硫酸铜溶液．实验结束后，化学兴趣小组的同学欲对该实验的废液进行探究，请你一起参与．
[提出问题]废液中含有什么物质？
[交流表达]
①小明通过观察，认为废液中一定含有硫酸铜．他观察到的现象是______．
②小红通过分析，认为废液中一定含有硫酸亚铁，她的依据是：______．
[作出猜想]小华认为废液中还可能含有硫酸．
[实验验证]小华同学联想到联想到教材上二氧化碳与水的反应相关实验的设计，准备了abcd四朵用紫色石蕊溶液染成紫色的干燥小花．
取干燥的花a和喷上水的花b分别放入盛满二氧化碳的两个集气瓶中，发现花a不变色，花b成了______色；
干燥的花c喷水，花不变色，说明了二氧化碳与水反应生成______（填化学式）；
在干燥的花d滴加几滴废液，花d变成了______色，说明废液里含有硫酸．
通过分析与实验，同学们得出废液中含有硫酸亚铁、硫酸铜和硫酸．
[反思拓展]
①小明取一条铝片加入少量废液中，开始时，铝片表面没有却气泡出现，一段时间后才有气泡出现．开始时，铝片表面没有气泡出现的原因是______．
②在分析化学反应后所得的物质成分，除了考虑生成物外还需考虑______．
[拓展应用1]①若将废液中硫酸铜、硫酸全部转化为硫酸亚铁，应向废液中加入过量的______．②反应完全后，过滤，洗涤、干燥后得到金属固体．
A：实验室进行过滤操作时，用到的玻璃仪器除漏斗、烧杯外，还需______．
B：固体中物质为______．
[拓展应用2]为比较同种金属与不同种酸反应的速率，设计了如下实验方案．装置如右图所示（夹持和固定装置已略去）．
在两支试管中分别加入过量的镁条，同时将相同浓度的稀盐酸和稀醋酸注入相应的试管中，观察产生氢气的速率和体积．试回答下列问题：
①盐酸与镁反应的化学方程式______，反应后液体质量（选填“增大”、“减小”、“不变”）______．
②实验中收集到氢气的体积与时间的关系如图所示．分析图中曲线变化规律，可以得出镁与稀盐酸反应速率比与稀醋酸（填“快”或“慢”）______．
③实验中稀盐酸与镁条反应时，量筒中收集到氢气的体积比理论值高，不可能的原因是（填序号）______．
A．反应放热；
B．试管中有氢气残留；
C．酸液进入试管，占据了一定体积．

Answer

（1）根据金属与酸反应是否产生气泡来判断．
（2）根据金属与酸、盐反应的规律，通过分析方案所能得到的结论，得出能确定Fe、Cu、Hg三种金属的活动性顺序的方案．
（3）硫酸铜溶液的颜色是蓝色的，铁与稀硫酸反应生成硫酸亚铁，用PH试纸可以测得溶液的酸碱度，根据质量守恒定律可以书写化学方程式．根据酸与指示剂变化情况解答．
【解析】
（1）D放入酸中表面没有气泡，所以D不与酸反应．故选D
（2）A、铁与盐酸反应放出氢气，说明了活动性铁＞氢；铜与盐酸不能反应，说明了活动性铜＜氢；铁与硝酸汞反应置换出汞，说明活动性铁＞汞；方案没有确定铜与汞的活动性关系；故A不正确；
B、铁与盐酸反应放出氢气，说明了活动性铁＞氢；铁与硝酸汞反应置换出汞，说明活动性铁＞汞；铜与硝酸汞反应置换出汞，说明活动性铜＞汞；方案没有确定铁与铜的活动性关系；故B不正确；
C、铁与盐酸反应放出氢气，说明了活动性铁＞氢；铜与盐酸不能反应，说明了活动性铜＜氢；铜与硝酸汞反应置换出汞，说明活动性铜＞汞；由此方案可得到的三种金属活动性铁＞铜＞汞；故C正确；
D、铜与盐酸不能反应，说明了活动性铜＜氢；铁与硝酸汞反应置换出汞，说明活动性铁＞汞；铜与硝酸汞反应置换出汞，说明活动性铜＞汞；方案没有确定铁与铜的活动性关系；故D不正确；
（3）①因为硫酸铜溶液时蓝色的．故填：溶液显蓝色．
②根据金属活动性顺序及其应用，由题意可知，铁和稀硫酸反应能够生成硫酸亚铁，铁和硫酸铜反应也能生成硫酸亚铁；因此，小红通过分析，认为废液中一定含有硫酸亚铁，她的依据是：铁和稀硫酸反应生成硫酸亚铁，铁和硫酸铜反应生成硫酸亚铁．
[实验验证]二氧化碳与水反应生成碳酸，碳酸能使紫色石蕊试液变红，所以取干燥的花a和喷上水的花b分别放入盛满二氧化碳的两个集气瓶中，发现花a不变色，花b成了红色；故答案为红．H2CO3
在干燥的花d滴加几滴废液，花d变成了 红色，说明废液里含有硫酸．故填红
[反思拓展]
①铝片表面有一层致密的氧化铝薄膜，能与酸反应，所以开始时，铝片表面没有却气泡出现，一段时间后才有气泡出现．
②在分析化学反应后所得的物质成分，除了考虑生成物外还需考虑剩余的反应物．
[拓展应用1]①若将废液中硫酸铜、硫酸全部转化为硫酸亚铁，应向废液中加入过量的铁，铁与硫酸、硫酸铜都反应生成硫酸亚铁、铜．
②反应完全后，过滤，洗涤、干燥后得到金属固体是生成的铜和剩余的铁．
A：实验室进行过滤操作，用到的玻璃仪器有漏斗、烧杯外，玻璃棒，故填玻璃棒．
B：固体中物质为铜和铁．
[拓展应用2]
①盐酸与镁反应生成氯化镁和氢气，化学方程式为Mg+2HCl=MgCl2+H2↑，在溶液中加入镁，反应后出来氢气，反应的镁的质量大于生成的氢气的质量，所以反应后液体质量 增大．
②从图中看出，盐酸与镁反应生成氢气是速率快，说明盐酸酸性比醋酸强；
③实验中稀盐酸与镁条反应时，量筒中收集到氢气的体积比理论值高，就要从造成气体体积增大的原因考虑，如气体受热膨胀，进入的液体占据一部分体积等．故选①④