1.我國第四套人民幣硬幣中使用到鎳(Ni)、銅、鐵等金屬.某興趣小組決定探究Ni、Fe、Cu的金屬活動性順序.
(1)[查閱資料]鎳能與稀硫酸反應(yīng),生成可溶于水的NiSO4,并放出氫氣.
①寫出鎳與稀硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式Ni+2HCl=NiCl2+H2↑.
②結(jié)合所學(xué)知識,不能(填“能”或“不能”)直接比較出Ni、Fe的金屬活動性強(qiáng)弱.
(2)[探究實驗](所用金屬片均已用砂紙打磨).
實驗步驟實驗現(xiàn)象結(jié)論

相同濃度的NiSO4溶液
鐵片表面有固體析出,銅片表面沒有明顯現(xiàn)象.三種金屬活動性由強(qiáng)到弱的順序為:Fe、Ni、Cu.
(3)[實驗反思]用鎳片、硫酸亞鐵溶液和CuSO4(填化學(xué)式)溶液通過實驗也能判斷Fe、Ni、Cu的金屬活動性順序.
(4)[遷移應(yīng)用]某化學(xué)實驗室廢液桶中收集了溶有大量FeSO4、CuSO4的廢液,此外還有一些不溶性雜質(zhì).若廢液直接排放到下水道不僅造成重金屬污染,而且造成浪費(fèi),該;瘜W(xué)興趣小組同學(xué)設(shè)計了如圖廢液處理方案,請回答有關(guān)問題:

①廢液在加入金屬X前需進(jìn)行過濾,過濾時需要將圓形濾紙折疊處理.如圖不該出現(xiàn)的情況是D.

②加入過量金屬X發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為Fe+CuSO4=FeSO4+Cu,溶液Y是稀硫酸.

分析 (1)①鎳與稀鹽酸反應(yīng)生成氯化鎳和氫氣,寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式即可.
②在金屬活動性順序中,位于氫前面的金屬能置換出酸中的氫,且金屬活動性越強(qiáng),與酸反應(yīng)產(chǎn)生氫氣的速率越快,據(jù)此進(jìn)行分析解答.
(2)在金屬活動性順序中,位于前面的金屬能把排在它后面的金屬從其鹽溶液中置換出來,據(jù)此進(jìn)行分析解答.
(3)驗證三種金屬活動性強(qiáng)弱時,通常采取“三取中”的方法,即取中間金屬單質(zhì)與兩端的金屬的鹽溶液反應(yīng)或取中間金屬的鹽溶液與兩端金屬的單質(zhì)反應(yīng).根據(jù)金屬活動性順序表進(jìn)行判斷,氫前邊的金屬會與稀硫酸、鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生氫氣,且活動性越強(qiáng),產(chǎn)生的氣泡速率越快;但氫后邊的金屬不會與稀硫酸、鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生氫氣;位于前邊的金屬會把后邊的金屬從其鹽溶液中置換出來,Zn的活動性比Cu的強(qiáng),然后利用題干敘述的內(nèi)容,從中提取有用的信息,完成這三種金屬的活動性探究.
(4)由于目的是獲得銅單質(zhì)和硫酸亞鐵,所以需要將銅離子轉(zhuǎn)化為銅單質(zhì),而溶液中需要的是硫酸亞鐵而不能引入新的雜質(zhì),所以加入的能夠?qū)€~離子轉(zhuǎn)化為銅單質(zhì)的只能是單質(zhì)鐵;由于加入的鐵是過量的,加入過量稀硫酸的目的是除去銅中的鐵;

解答 解:(1)①根據(jù)查閱的資料,Ni顯正二價,故與鹽酸反應(yīng)時生成二價鎳鹽,同時生成氫氣,反應(yīng)的方程式為:Ni+2HCl=NiCl2+H2↑;
②鎳和鐵都能與鹽酸或稀硫酸反應(yīng),并放出氫氣,因此根據(jù)二者產(chǎn)生氣泡的速率快慢比較二者的活動性強(qiáng)弱;
(2)因為鎳和鐵都在氫的前面,故銅不能置換出鎳,觀察到的現(xiàn)象是:沒有明顯現(xiàn)象;鐵可以置換出鎳,因此三種金屬活動性由強(qiáng)到弱的順序為:Fe、Ni、Cu;
(3)金屬和鹽溶液發(fā)生置換反應(yīng)的規(guī)律是排在前面的金屬能把排在后面的金屬從其鹽溶液中置換出來,所以利用金屬和鹽溶液的置換反應(yīng)進(jìn)行驗證.
故可選擇中間的金屬與其它兩種金屬的鹽溶液能否發(fā)生置換反應(yīng)進(jìn)行驗證:在兩只試管中分別放入打磨光亮的鎳片,再加入硫酸亞鐵溶液和硫酸銅溶液中;現(xiàn)象為:在硫酸亞鐵溶液中的鎳片沒有變化,在硫酸銅溶液中的鎳片表面出現(xiàn)紅色物質(zhì);
(4)①操作中需要將圓形濾紙折疊處理,D中的濾紙,接口處出現(xiàn)縫隙,液體會直接的進(jìn)入下面的燒杯,故不該出現(xiàn).
②為回收廢液中的Cu2+并得到較為純凈的FeSO4溶液,需向廢液中加入過量的鐵粉與硫酸銅發(fā)生置換反應(yīng).發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為:Fe+CuSO4═FeSO4+Cu;為除去混在銅粉里的鐵粉并且得到FeSO4溶液,把金屬混合物放入足量的稀硫酸并過濾.
故答案為:(1)①Ni+2HCl=NiCl2+H2↑;②不能;
(2)沒有明顯現(xiàn)象;Fe、Ni、Cu;
(3)CuSO4;
(4)①D;②Fe+CuSO4=FeSO4+Cu;稀硫酸;

點(diǎn)評 本題是對金屬活動性順序的考查,運(yùn)用實驗探究金屬的活動性順序,考查了實驗探究的過程,注重學(xué)生運(yùn)用實驗分析實驗?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng),可依據(jù)氫前邊的金屬會與稀硫酸、鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生氫氣,但氫后邊的金屬不會與稀硫酸、鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生氫氣,位于前邊的金屬會把后邊的金屬從其鹽溶液中置換出來進(jìn)行分析.

練習(xí)冊系列答案
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