Question

同学们已经学习了有关金属的一些知识，对金属的活动性顺序也有了一定的认识．请运用所学知识参与以下探究并回答相关问题：
[实验一]将4枚洁净无锈的铁钉分别放入如图a、b、c、d 4支试管中

上述实验中，______试管中的铁钉最易生锈．设计如图d实验的目的是______．铁生锈的主要原因是铁与______、______等物质发生了复杂的化学反应．
[实验二]为了探究Fe、Cu、Al三种金属的活动性顺序，小宁同学做了如图所示的实验．

（1）实验时，为了除去铝和铁表面的氧化物或污物，在插入溶液前应将______．
（2）实验时观察到的主要现象是______，得出的结论是______．写出其中一种金属与硫酸铜溶液反应的化学方程式______．
（3）小成同学认为小宁同学设计的实验不能达到实验目的，原因是______，因此另设计一个实验，才能得出正确的结论．请你设计一个实验并完成下表：

操作	现象	结论
______	______	三种金属活动性由强到弱的顺序是：Al、Fe、Cu

Answer 1

【答案】分析：[实验一]钢铁生锈的条件是钢铁与氧气和水同时接触．酸性溶液、碱性溶液、盐溶液能促进金属生锈；
[实验二]（1）从污染物可能会影响实验考虑；
（2）根据铁和铝能置换出硫酸铜溶液中的铜考虑；
（3）此实验只比较出铜与铁和铝的活动性强弱，不能比较铁和铝的活动性的强弱．设计实验比较铁和铝的活动性的强弱．
解答：解：【实验一】b试管中的铁钉不但与氧气和水同时接触，还与促进其生锈的氯化钠溶液接触，所以最易生锈；设计如图d实验的目的是探究铁在的干燥的空气（没有水）中是否容易生锈；根据实验可知铁生锈的条件是与氧气和水同时接触．
故答案为：b；探究铁在的干燥的空气（没有水）中是否容易生锈；氧气；水；
【实验二】（1）除去铝和铁表面的氧化物或污物，防止影响实验效果，在插入溶液前应将金属表面打磨光亮．
故答案为：金属表面打磨光亮；
（2）铁和铝能与硫酸铜溶液反应，置换出铜，我们可以观察到的现象是：铝和铁表面均覆盖一层红色的物质；这说明铝和铁的金属活动性比铜强．其中铁与硫酸铜溶液反应的化学方程式是：Fe+CuSO₄═Cu+FeSO₄．
故答案为：铝和铁表面均覆盖一层红色的物质；铝和铁的金属活动性比铜强；Fe+CuSO₄═Cu+FeSO₄；
（3）此实验是为了探究Fe、Cu、Al三种金属的活动性顺序，但上面的实验只探究出铜与铁和铝的活动性强弱，不能比较铁和铝的活动性的强弱．我们可把铁、铜、铝同时放入稀盐酸中，铜无明显现象，铝反应剧烈生成的气泡多，铁反应弱，生成的气泡少．
故答案为：无法比较铝和铁的金属活动性；
具体见下表：

操作	现象	结论
将相同状态的铁、铜、铝分别放入相同条件下的稀盐酸中	铝、铁表面有气泡产生，且与稀盐酸反应时铝比铁剧烈．铜无明显现象．

点评：对于实验过程要注意实验现象，置换反应时中学阶段很重要的一个化学反应过程．