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某校化学研究性学习小组欲设计实验验证Fe、Cu的金属活动性,他们提出了以下两种方...

某校化学研究性学习小组欲设计实验验证FeCu的金属活动性,他们提出了以下两种方案。请你帮助他们完成有关实验项目。

1)方案Ⅰ:有人提出将大小相等的铁片和铜片同时放入稀硫酸(或稀盐酸)中,观察产生气泡的快慢,据此确定它们的活动性。该原理的离子方程式为___

2)方案Ⅱ:有人利用FeCu作电极设计成原电池,以确定它们的活动性。试在下面的方框内画出原电池装置图,标出原电池的电极材料和电解质溶液,并写出负极的电极反应式___

3)方案Ⅲ:结合你所学的知识,帮助他们再设计一个验证FeCu活动性的简单实验方案及现象(与方案Ⅰ、Ⅱ不能雷同)___

 

Fe+2H+=Fe2++H2↑ Fe-2e-=Fe2+; 将铁片置于CuSO4溶液中,一段时间后观察Fe表面有红色的金属铜析出,即可以证明金属铁的活泼性强于金属铜的 【解析】 金属活动性可利用金属与酸的反应、电化学反应、置换反应等原理进行验证。 (1)铁与稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气,离子方程式为Fe+2H+=Fe2++H2↑; (2)负极上铁失电子生成二价铁离子,发生氧化反应,电极反应式为Fe-2e-=Fe2+;用铁、铜作电极,稀硫酸作电解质溶液设计原电池,铁的金属性比铜强,所以铁作负极,铜作正极,电子从负极沿导线流向正极,; (3)根据铁和铜的置换反应设计,设计方法如下:将铁片置于CuSO4溶液中,一段时间后观察Fe表面有红色的金属铜析出,即可以证明金属铁的活泼性强于金属铜的;反应原理为:铁和铜离子发生氧化还原反应生成铜和二价铁离子。  
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考点分析:
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已知锌与稀盐酸反应放热,某学生为了探究反应过程中的速率变化,用排水集气法收集反应放出的氢气。所用稀盐酸浓度有1.00mol·L-12.00mol·L-1两种浓度,每次实验稀盐酸的用量为25.00mL,锌有细颗粒与粗颗粒两种规格,用量为6.50g。实验温度为298K308K

1)完成以下实验设计(填写表格中空白项),并在实验目的一栏中填出对应的实验编号:

编号

T/K

锌规格

盐酸浓度/mol·L-1

实验目的

298

粗颗粒

2.00

()实验①和②探究盐酸浓度对该反应速率的影响;

()实验①和___探究温度对该反应速率的影响;

()实验①和___探究锌规格(粗、细)对该反应速率的影响。

298

粗颗粒

1.00

308

粗颗粒

2.00

298

细颗粒

2.00

 

 

2)实验①记录如下(换算成标况):

时间(s)

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

氢气体积(mL)

16.8

39.2

67.2

224

420

492.8

520.8

543.2

554.4

560

 

 

①计算在30s40s范围内盐酸的平均反应速率ν(HCl)=___(忽略溶液体积变化)。

②反应速率最大的时间段(0s10s......)___,可能原因是___

③反应速率最小的时间段为___,可能原因是___

3)另一学生也做同样的实验,由于反应太快,测量氢气的体积时不好控制,他就事先在盐酸溶液中分别加入等体积的下列溶液以减慢反应速率,在不影响产生H2气体总量的情况下,你认为他上述做法中可行的是___(填相应字母)

A.蒸馏水    B.NaNO3溶液     C.NaCl溶液    D.CuSO4溶液    E.Na2CO3

4)某化学研究小组的同学为比较Fe3+Cu2+H2O2分解的催化效果,分别设计了如图甲、乙所示的实验。请回答相关问题:

①定性如图甲可通过观察___,定性比较得出结论。甲同学提出将FeCl3改为Fe2(SO4)3更为合理,其理由是___。受甲同学的启发乙同学提出了另一种方案,你猜想乙同学的方案是___

②定量如图乙所示,实验时均以生成40mL气体为准,其它可能影响实验的因素均已忽略,实验中需要测量的数据是___

 

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元素①~⑩在周期表中的位置如表所示,试回答下列问题。

1)上述10种元素中,化学性质最不活泼的是___(填元素符号,下同);与水反应最激烈的金属元素是___

2)元素①最高价氧化物的结构式是___;元素②的简单气态氢化物的电子式是___;上述10种元素中,其最高价氧化物对应水化物的酸性最强的物质是___(填化学式)

3)①②⑤元素的原子半径由小到大的顺序为___(用元素符号表示)

4)请用一个化学方程式(或离子方程式)说明元素⑦和⑩非金属性的强弱:___

5)④和⑥两元素的最高价氧化物对应的水化物相互反应的离子方程式:___

6)为了证明⑤和⑥两种元素的金属性强弱,下列说法或实验能提供证据的是___

A.比较两种元素的单质的熔点、沸点高低

B.将打磨过的形状、大小相同这两种元素的单质分别和热水作用,并滴入酚酞溶液

C.比较两种元素的最高价氧化物对应的水化物碱性强弱

 

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序号填写下列空格:

O2O3H2D2T212C14C④石墨和足球烯(C60)⑤⑥正丁烷和异丁烷⑦CH3CH3CH3CH2CH2CH3

互为同素异形体的是___;互为同位素的是__,互为同分异构体的是__,互为同系物的是__,同一种物质的是___

 

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在一定条件下,容积为2L的密闭容器中,将2molM气体和3molN气体混合,发生下列反应:2M(g) + 3N(g)xQ(g) + 3R(g),该反应达到平衡时生成2.4molR,并测得Q浓度为0.4 mol·L-1,下列叙述正确的是

A. X值为2    B. 容器内压强不变

C. 平衡时N的浓度为0.6mol/L    D. M的转化率为80%

 

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锌-空气电池(原理如下图〉适宜用作城市电动车的动力电源,放电时Zn转化为ZnO。则该电池放电时下列说法正确的是(   )

A.将电能转化为化学能 B.氧气在石墨电极上发生还原反应

C.电子由Zn电极经导线流向石墨电极 D.该电池放电时OH-向石墨电极移动

 

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