Question

（8分）在戶外聚會時，化學老師點燃了一支自制的蠟燭，同學們發現這支蠟燭不易被風吹滅，原來在蠟燭的棉芯里藏了兩根相互纏繞的銀白色金屬絲。老師指出金屬絲的成分可能是Mg、Al、Fe中的一種或兩種。回校后，老師提供了Mg、Al、Fe三種已知金屬和MgSO₄、Al₂(SO₄)₃、FeSO₄、CuSO₄四種鹽溶液，以及未知金屬的樣品。指導同學們先進行了參照實驗，之后探究未知金屬的成分。

（1）三種已知金屬的參照實驗

試劑	Mg	Al	Fe
MgSO4溶液	有氣泡產生。	“▲”	“▲”
Al2(SO4)3溶液	有大量氣泡產生，一段時間后金屬表面有白色固體附著。	“▲”	“▲”
FeSO4溶液	有大量氣泡產生，一段時間后金屬表面有灰黑色固體附著。	試管底部有灰黑色固體析出。	“▲”
CuSO4溶液	有大量氣泡產生，一段時間后金屬表面有紅色固體附著。	一段時間后金屬表面有紅色固體附著。	一段時間后金屬表面有紅色固體附著。

用“▲”標記的實驗有相同的現象，“▲”處應記錄的是          ；表中的“灰黑色固體”的成分為_________。Al與CuSO₄溶液反應的化學方程式為           。

（2）未知金屬成分的探究

該小組同學將兩根未知金屬絲分開，如圖所示放入CuSO₄溶液中，觀察到的現象記錄如下：

試劑	兩根未知金屬絲
CuSO4溶液	一根金屬絲上有大量氣泡產生，另一根金屬絲上沒有氣泡；一段時間后，兩根金屬絲表面都有紅色固體附著。

       

通過與參照實驗對比，可以獲得的結論是：兩種金屬絲的成分不同，有氣泡冒出的金屬絲成分是         。用老師提供的試劑再進行一個實驗，就能證明另外一種金屬絲的成分，實驗方案為       。

（3）實驗反思

同學們在反思實驗原理時，提出還可將另一種金屬直接放入稀硫酸或稀鹽酸中，有的同學認為可以通過“金屬產生氣泡的快慢”這一現象進行判斷，有的同學認為這種判斷依據不夠合理，理由是         。但是“將另一種金屬直接放入稀硫酸或稀鹽酸中”還是可以判斷出金屬的成分，依據的現象是        。

 

Answer 1

【答案】

（1）無明顯變化      Fe       2Al + 3CuSO₄ ==== 3Cu + Al₂(SO₄)₃

（2）Mg   

在試管中加入FeSO₄溶液（1分），將另一根金屬絲插入其中。若金屬絲上無明顯變化，則證明該金屬絲是鐵絲；若一段時間后試管底部有灰黑色固體析出，則證明該金屬絲是鋁絲（1分）        （共2分）

（3）未知金屬只有一種，沒有用參照金屬對比，無法判斷金屬的種類（或無法判斷反應速率的快慢）             溶液是否變成淺綠色

【解析】

試題分析：（1）根據金屬活動性順序可知，金屬與鹽反應時，金屬必須排在鹽中金屬的前面， “▲”標記的實驗都是不反應的所以實驗現象是無明顯變化；中的“灰黑色固體”的成分為Fe。Al與CuSO₄溶液反應的化學方程式為2Al + 3CuSO₄ ==== 3Cu + Al₂(SO₄)₃。

（2）根據三種已知金屬的參照實驗現象可知，只有鎂能產生氣泡，故有大量氣泡產生的金屬絲是Mg；

由三種已知金屬的參照實驗現象可知，Al、Fe與硫酸亞鐵反應現象不同，所以可以在試管中加入FeSO₄溶液，將另一根金屬絲插入其中，若金屬絲上無明顯變化，則證明該金屬絲是鐵絲；若一段時間后試管底部有灰黑色固體析出，則證明該金屬絲是鋁絲。

（3）金屬反應產生氣泡的快慢，需要通過對比實驗才能看出，未知金屬只有一種，不能設計對照實驗，故不能通過“金屬產生氣泡的快慢”這一現象來判斷金屬的成分；由于鋁與硫酸反應現象是有氣泡產生，鐵與硫酸反應有氣泡，且溶液為淺綠色，故可以通過“將另一種金屬直接放入稀硫酸或稀鹽酸中”來判斷金屬的成分。

考點：金屬活動性探究；化學方程式；金屬與酸反應；金屬與鹽反應。

點評：參考題中參照實驗的信息，是解答本題的關鍵，結合金屬活動性順序，通過特有的實驗現象，才能成功解答本題。