Question

3．金属材料被广泛应用于我们的生活，不仅是因为其物理性能优良，还与它们的化学性质密切相关．下面是小明同学设计测定金属铁、铜和镁的活动性的探究实验过程和实验记录，请你一起探究．
【实验目的】测定金属铁、铜和镁的活动性强弱．
【所用试剂】稀硫酸，硝酸银溶液，光亮的薄铁片、薄铜片、薄镁片．
【实验过程】
步骤Ⅰ：将铁片、铜片、镁片分别在空气中点燃片刻，观察燃烧的现象；
步骤Ⅱ：将铁片、铜片、镁片分别放入三只盛有溶质质量分数相同、体积相同的稀硫酸的试管中；
步骤Ⅲ：将铁片、铜片、镁片分别放入三只盛有溶质质量分数相同、体积相同的硝酸银溶液的试管中．
【实验记录】用“√”表示能观察到实验现象，用“-”表示观察不到实验现象（具体见下表）．

金属	空气	稀硫酸	硝酸银溶液
铁	-	√	√
铜	-	-	√
镁	√	√	√

（1）通过步骤Ⅰ可以得出三种金属中镁的金属活动性最强，判断依据是在空气中，只有镁能和氧气反应．
（2）运用“控制变量法”设计实验方案是化学研究的重要方法．步骤Ⅱ和步骤Ⅲ中，需要控制的实验条件除了金属的体积、溶液的体积、溶质质量分数以外，还需要控制的条件是溶液的种类．写出镁和稀硫酸反应的化学方程式：Mg+H₂SO₄=MgSO₄+H₂↑；，此反应属于置换反应．
【实验结论】金属铁、铜和镁的活动性由强到弱的顺序是Mg、Fe、Cu（用元素符号表示）．
反思与交流】若利用上述试剂制取氢气，小明认为应该选择金属铁和稀硫酸反应，而不选择金属镁和稀硫酸反应，他的理由是Mg和H₂SO₄反应速度太快，不易控制．

Answer 1

分析 根据以下方法判断金属活动性强弱的：①金属活动性顺序表背出来，排在前面的金属的活动性比后面的要强．②和同种酸反应的速度快慢，反应越快的活动性越强③在空气中反应的难易程度．例如铁不能在氧气中燃烧而钠可以在氧气中燃烧，说明钠的活动性大于铁④利用书本最后一页的元素周期表，具体利用遵循下面的原则：横向，从左到右，金属的活动性在减弱；从上到下，金属的活动性在增强．在化学实验设计中，要注意在同一个实验中变量只能是一个；排在氢前面的金属大都和酸反应生成氢气，属于置换反应；根据实验的现象可以判断出Mg、Fe、Cu金属活动性强弱．

解答 解：（1）根据金属与氧气反应的难易程度可以判断出金属活动性的强弱，在空气中，只有镁能和氧气反应；
（2）化学实验中注意控制变量，对于步骤Ⅱ和步骤Ⅲ还必须是同种溶液；镁与酸反应生成氢气和镁盐，属于置换反应；根据实验现象和金属活动性强弱的判断依据，可知镁活动性最强，铁次之，铜最弱；对于制取氢气所选择的反应原料，有一定的要求，首先要科学可行，反应速率适中，易于收集等，而镁金属活动性太强，反应太快，不易控制．
故正确答案：（1）在空气中，只有镁能和氧气反应；
（2）溶液的种类；Mg+H₂SO₄=MgSO₄+H₂↑；置换反应；
【实验结论】Mg、Fe、Cu；
【反思与交流】Mg和H₂SO₄反应速度太快，不易控制．

点评 该题以学生设计探究Mg、Fe、Cu三种金属活动性强弱的实验过程为题设，相对难度降低，旨在考查了学生的实验步骤、过程、结果的分析和总结能力和金属活动性强弱的判断依据；同时化学方程式也是一个考查的热点．