Question

某研究性學習小組在綜合實踐活動中對某化工廠化驗室排出的廢水感興趣，并對其進行了探究．
【調(diào)查獲悉】廢水中含有硝酸亞鐵、硝酸銀．
【查閱資料】含硝酸亞鐵的溶液呈淺綠色．
【實驗目的】探究用鋅從廢水中最大程度地回收金屬銀的方法；探究鋅和廢水中硝酸亞鐵、硝酸銀的反應順序．
【實驗用品】廢水、所需化學試劑及相關(guān)的儀器、用品．
【設(shè)計方案】他們設(shè)計了如下的實驗方案：
【發(fā)現(xiàn)問題】小組成員分別進行實驗，在得到固體甲的同時發(fā)現(xiàn)：有些同學得到無色溶液乙，有些同學得到深淺不同的淺綠色溶液乙，小丹同學提出問題：哪種結(jié)果能最大程度地回收金屬銀呢？鋅與廢水中哪種物質(zhì)先反應呢？
【討論分析】小軍同學認為：這個問題必須通過探究溶液乙或固體甲的組成才能回答，此觀點得到了大家的贊同，經(jīng)研究，他們決定探究溶液乙．于是他們分成兩小組，第一組對無色溶液進行探究，第二組對淺綠色溶液進行探究：
（1）首先他們對溶液乙中的溶質(zhì)作出了多種猜想：
第一組：①溶質(zhì)為 Zn（NO₃）₂   ②溶質(zhì)為Zn（NO₃）₂、AgNO₃
第二組：③溶質(zhì)為Fe（NO₃）₂和

 

  ④溶質(zhì)為Fe（NO₃）₂、

 

和

 

（2）小悅同學思考后指出：“通過實驗或推理，都能排除第一組同學提出的猜想②，從而確立猜想①是合理的”，請你敘述其推理過程

 

．
（3）第二組同學經(jīng)過向不同的淺綠色溶液中加入一種試劑，觀察實驗現(xiàn)象后得出結(jié)論，使③④兩種猜想都得以驗證．請你參與到實驗操作過程中并完成下表：

實驗操作	實驗現(xiàn)象和結(jié)論
取少量乙溶液于試管中，   ，觀察．	若   則是   ， 若   則是   ．

【交流后得出結(jié)論】
（4）當反應后溶液呈無色，溶質(zhì)為

 

或當反應后溶液呈淺綠色，溶質(zhì)為

 

和

 

時，能最大程度地回收金屬銀．通過探究，同學們認為：“使用過量的鋅，過濾后得無色溶液”是方便、快捷并確保最大程度地回收金屬銀的一種方法．經(jīng)過觀察和思考，同學們還得出了 Zn先和廢水中

 

反應，再和

 

反應的結(jié)論．
【探究后反思】
（5）老師評價：這種方法雖然方便、快捷，但也有不足，請你指出它的不足

 

．

Answer 1

考點：實驗探究物質(zhì)的組成成分以及含量,金屬的化學性質(zhì),鹽的化學性質(zhì)

專題：科學探究

分析：在金屬活動性順序中，越靠前的金屬活動性越強，只有排在氫前的金屬才可以和稀酸溶液反應生成氫氣，只有前面的金屬可以和排在它后面的金屬從鹽溶液中置換出來；一種金屬和含有多種溶質(zhì)的鹽溶液反應時，首先置換那種最不活潑的金屬．

解答：解：（1）由于鋅在鐵和銀的前面，因此無論和誰反應都會有硝酸鋅生成，故答案為：Zn（NO₃）₂，Zn（NO₃）₂、AgNO₃
（2）由于第一組同學研究的是無色溶液，即溶液中沒有硝酸亞鐵，說明硝酸亞鐵中的鐵元素已經(jīng)全部轉(zhuǎn)化成了金屬鐵，即在濾渣中一定有金屬鐵；而在過濾前，鐵又能和溶液中的硝酸銀反應，因此有鐵就不可能有硝酸銀，故答案為：若猜想②成立，說明Fe（NO₃）₂與Zn反應生成Fe，而Fe會與過濾前的溶液中AgNO₃反應，即鐵和AgNO₃不可能都有，從而排除猜想②
（3）由于第二組研究的是淺綠色溶液，即溶液中一定含有硝酸亞鐵，但溶液中除了含有硝酸亞鐵外，還一定會含有新生成的硝酸鋅，因此只要證明是否含有硝酸銀即可，可以選擇一種只能夠和硝酸銀溶液反應而且有明顯實驗現(xiàn)象的物質(zhì)就行．故答案為：

實驗操作	實驗現(xiàn)象和結(jié)論
在溶液中插入一根銅絲     滴加幾滴稀鹽酸（或其他氯化物溶液）	銅絲表面無變化，Zn（NO3）2、Fe（NO3）3，銅絲表面有銀白色固體析出，Zn（NO3）2、Fe（NO3）2、AgNO3 溶液無明顯變化，Zn（NO3）2、Fe（NO3）2，溶液中有沉淀生成，Zn（NO3）2、Fe（NO3）2、AgNO3

（4）根據(jù)上述分析可得，溶液為無色溶液時，溶液中只有硝酸鋅；溶液為淺綠色溶液時，溶液中有硝酸亞鐵和硝酸鋅；在金屬活動性順序中，最活潑的金屬首先和那種和它隔著遠的金屬的鹽溶液反應，故答案為：Zn（NO₃）₂，Zn（NO₃）₂，F(xiàn)e（NO₃）₂，AgNO₃，F(xiàn)e（NO₃）₂
（5）由于加入過量的鋅雖然把銀全部置換出來了，但是置換出來的金屬銀中還混有金屬鐵和鋅，為了得到純凈的銀，還得消耗大量的稀硫酸，而且生成的硫酸亞鐵和硫酸鋅也會對環(huán)境造成一定的污染，故答案為：浪費一些鋅和稀硫酸，最好能對亞鐵鹽和鋅鹽進行回收利用，又能減少污染（或其他合理答案）
故答案為：
（1）Zn（NO₃）₂，Zn（NO₃）₂和 AgNO₃
（2）若猜想②成立，說明已Fe（NO₃）₂與Zn反應生成Fe，而 Fe會與過濾前的溶液中AgNO₃反應，因此Zn先與Fe（NO₃）₂反應不可能，從而排除猜想②．                                 
（3）

實驗操作	實驗現(xiàn)象和結(jié)論
取少量乙溶液于試管中，在溶液中插入一根銅絲（或銅片）	若銅絲表面無變化，則溶質(zhì)是Zn（NO3）2、Fe（NO3）2，若銅絲表面有銀白色固體析出，則溶質(zhì)是Zn（NO3）2、Fe（NO3）2、AgNO3
取少量乙溶液于試管中，滴加幾滴稀鹽酸（或其他氯化物溶液）	若溶液無明顯變化，則溶質(zhì)是Zn（NO3）2、Fe（NO3）2，若有白色沉淀生成，則溶質(zhì)是Zn（NO3）2、Fe（NO3）2、AgNO3．

（或其他合理答案）
（4）Zn（NO₃）₂ 或 Zn（NO₃）₂和 Fe（NO₃）₂； AgNO₃，F(xiàn)e（NO₃）₂
（5）浪費一些鋅和稀硫酸，最好能對亞鐵鹽和鋅鹽進行回收利用，又能減少污染．（或其他合理答案）

點評：本題難度較大，主要考查了對金屬活動性順序的應用，培養(yǎng)學生分析問題、解決問題、靈活運用知識的能力．