Question

在探究鐵、銅、鋅、銀的金屬活動性順序時，某小組做了如圖所示三個實驗：（所用金屬的形狀與大小及稀鹽酸的用量均相同）

（1）實驗①中的反應化學方程式為________．
（2）一段時間后，根據實驗②觀察到現象，可得出結論是________．
（3）乙同學認為上述三個實驗不能夠得出四種金屬的活動性順序，還需要利用如圖所示的實驗裝置，補充實驗來實現探究目的．

乙同學實驗用的金屬X是________，溶液Y是________；（其他合理答案也可）（要求寫出化學式）．
（4）丙同學用100g上述實驗的鹽酸分別跟足量的鐵和鋅反應，并繪制了生成氫氣的質量（m/g）與時間（t/s）的關系圖（如圖所示）．試回答：

①判斷A、B兩圖能表示丙同學所做實驗結果是________圖．
②若用100g鹽酸與足量的鐵反應能生成0.4g氫氣．那么：
（Ⅰ）該鹽酸溶液含HCl質量是________．
（Ⅱ）該鹽酸中溶質的質量分數是________．

Answer 1

解：（1）對于鋅、鐵、銅、銀四種金屬活動性的比較，實驗是力圖通過兩種活潑金屬和酸反應觀察生成氫氣的快慢來確定金屬活動順序的，因為相同條件下，反應越快，金屬也就越活潑．但是要保證控制好除驗證因素之外的所有的因素保持一致．就本題而言，題目對金屬的限制是大小相同的，對酸提示質量分數相同，所以可以根據反應的快慢下結論．這樣鋅鐵就很容易根據反應快慢確定出鋅比鐵活潑．
（2）而將銅與硝酸銀放在一起，能夠反應，可以得出銅比銀活潑．而Cu和鋅鐵之間的關系卻無法下結論．．
（3）對于實驗的完善，要明確只要從上面的分析出發(fā)，需要進一步確定銅和鐵或者鋅的關系．由于已知的是Zn＞Fe＞Cu，所以可以Fe和可溶性銅鹽，也可以銅和可溶性亞鐵鹽，當然也可以用銅和稀鹽酸，畢竟題目中的試劑使用更方便．
（4）題目中問100g稀鹽酸分別跟足量的鐵和鋅反應，題目還是在考查金屬活動性有關的內容．消耗相同質量的酸，金屬活潑性越強，用到的時間越短．由于鋅比鐵活潑，所以鋅先完全消耗掉鹽酸．金屬與酸反應得到氫氣的質量與鹽酸的關系，當酸質量一定，而金屬足量時，這是鹽酸被完全消耗，所以生成的氫氣的質量相等．所以A圖符合丙的實驗結果．后面計算應該是結合氫氣的質量來計算．由于反應中時鹽酸完全反應，所以就可以借助氫氣的質量通過化學方程式來進行計算．
故答案：
（1）Fe+2HCl=FeCl₂+H₂↑
（2）銅的活潑性大于銀
（3）（Cu，HCl）（答案合理即可）
（4）①A
②（Ⅰ）設反應掉的HCl的質量為X
Fe+2HCl=FeCl₂+H₂↑
73 2
x 0.4g
=
X=14.6g
（Ⅱ）
×100%=14.6%
分析：對于金屬活動順序的比較，在不同金屬與同一試劑來反應判斷時，屬于對比實驗，要對比是否能夠反應，對已同樣能夠反應的情況下反應的快慢．而對比實驗要保證除了要對驗證因素之外的所有條件保持完全一致．（變量控制）
點評：借助金屬反應速率來判斷金屬活動性一定要將實驗的各種變量要素控制一致，否則結論經不起推敲．