Question

在探究铁、铜、锌、银的金属活动性顺序时，某小组做了如图所示三个实验：（所用金属的形状与大小及稀盐酸的用量均相同）

（1）实验①中的反应化学方程式为

 

．
（2）一段时间后，根据实验②观察到现象，可得出结论是

 

．
（3）乙同学认为上述三个实验不能够得出四种金属的活动性顺序，还需要利用如图所示的实验装置，补充实验来实现探究目的．

乙同学实验用的金属X是

 

，溶液Y是

 

；（其他合理答案也可）（要求写出化学式）．
（4）丙同学用100g上述实验的盐酸分别跟足量的铁和锌反应，并绘制了生成氢气的质量（m/g）与时间（t/s）的关系图（如图所示）．试回答：

①判断A、B两图能表示丙同学所做实验结果是

 

图．
②若用100g盐酸与足量的铁反应能生成0.4g氢气．那么：
（Ⅰ）该盐酸溶液含HCl质量是

 

．
（Ⅱ）该盐酸中溶质的质量分数是

 

．

Answer 1

分析：对于金属活动顺序的比较，在不同金属与同一试剂来反应判断时，属于对比实验，要对比是否能够反应，对已同样能够反应的情况下反应的快慢．而对比实验要保证除了要对验证因素之外的所有条件保持完全一致．（变量控制）

解答：解：（1）对于锌、铁、铜、银四种金属活动性的比较，实验是力图通过两种活泼金属和酸反应观察生成氢气的快慢来确定金属活动顺序的，因为相同条件下，反应越快，金属也就越活泼．但是要保证控制好除验证因素之外的所有的因素保持一致．就本题而言，题目对金属的限制是大小相同的，对酸提示质量分数相同，所以可以根据反应的快慢下结论．这样锌铁就很容易根据反应快慢确定出锌比铁活泼．
   （2）而将铜与硝酸银放在一起，能够反应，可以得出铜比银活泼．而Cu和锌铁之间的关系却无法下结论．．
   （3）对于实验的完善，要明确只要从上面的分析出发，需要进一步确定铜和铁或者锌的关系．由于已知的是Zn＞Fe＞Cu，所以可以Fe和可溶性铜盐，也可以铜和可溶性亚铁盐，当然也可以用铜和稀盐酸，毕竟题目中的试剂使用更方便．
   （4）题目中问100g稀盐酸分别跟足量的铁和锌反应，题目还是在考查金属活动性有关的内容．消耗相同质量的酸，金属活泼性越强，用到的时间越短．由于锌比铁活泼，所以锌先完全消耗掉盐酸．金属与酸反应得到氢气的质量与盐酸的关系，当酸质量一定，而金属足量时，这是盐酸被完全消耗，所以生成的氢气的质量相等．所以A图符合丙的实验结果．后面计算应该是结合氢气的质量来计算．由于反应中时盐酸完全反应，所以就可以借助氢气的质量通过化学方程式来进行计算．
故答案：
（1）Fe+2HCl=FeCl₂+H₂↑
（2）铜的活泼性大于银
（3）（Cu，HCl）（答案合理即可）
（4）①A
②（Ⅰ）设反应掉的HCl的质量为X
Fe+2HCl=FeCl₂+H₂↑
   73          2 
    x          0.4g

73

x

=

2

0?4g

X=14.6g
（Ⅱ）

14.6g

100g

×100%=14.6%

点评：借助金属反应速率来判断金属活动性一定要将实验的各种变量要素控制一致，否则结论经不起推敲．