Question

8．某化學興趣小組的同學要探究鋁、鐵、銅三種金屬的活動性順序，請你參與探究并填寫空格．
【實驗探究】同學們將粗細相同的、打磨過的鋁絲和鐵絲分別插入硫酸亞鐵溶液、硫酸銅溶液中：

操作	甲	乙	丙	根據現象得出金屬活動性順序
現象	鋁絲表面附著銀白色固體	鐵絲表面附著紅色固體	鋁絲表面附著紅色固體	鋁＞鐵＞銅

寫出鋁與硫酸銅溶液反應的化學方程式2Al+3CuSO₄=Al₂（SO₄）₃+3Cu．
【交流討論】
（1）同學們經討論后認為上述方案可以優化，丙（選填“甲”、“乙”或“丙”）試管的實驗時多余的．
（2）潔潔認為，只用一支盛有少量稀硫酸的試管，合理安排金屬絲的插入順序（能與稀硫酸反應的要一次將稀硫酸消耗完），也能證明鐵、鋁、銅這三種金屬的活動性順序．他設計了兩種插入順序，請你補全順序二：
順序一：Cu      Fe      Al；順序二：Fe Cu Al．
潔潔按順序一做實驗時，發現鐵絲放入稀硫酸中片刻后無氣泡產生，幾分鐘后才有少量氣泡產生，你認為可能的原因是Fe₂O₃+3H₂SO₄═Fe₂（SO₄）₃+3H₂O（用化學方程式表示）．
【拓展遷移】為了回收金屬，同學們將甲、乙、丙三支試管中反應后的物質倒入同一大燒杯中，一段時間后過濾，得到不溶物和濾液．向不溶物中加稀硫酸，若無氣泡產生，則不溶物中一定含有銅．
若有氣泡產生則不溶物中一定含有銅、鐵，可能含有鋁．

Answer 1

分析 鋁比鐵活潑，鐵比銅活潑，鋁能和硫酸銅反應生成硫酸鋁和銅；
鐵銹主要成分是氧化鐵，能和稀硫酸反應生成硫酸鐵和水，鐵能和稀硫酸反應生成硫酸亞鐵和氫氣，鋁能和稀硫酸反應生成硫酸鋁和氫氣．

解答 解：【實驗探究】
實驗過程如下表所示：

操作	甲	乙	丙	根據現象得出金屬活動性順序
現象	鋁絲表面附著銀白色固體	鐵絲表面附著紅色固體	鋁絲表面附著紅色固體	鋁＞鐵＞銅

鋁與硫酸銅溶液反應生成硫酸鋁和銅，反應的化學方程式為：2Al+3CuSO₄=Al₂（SO₄）₃+3Cu．
故填：2Al+3CuSO₄=Al₂（SO₄）₃+3Cu．
【交流討論】
（1）同學們經討論后認為上述方案可以優化，丙試管的實驗時多余的，這是因為通過甲、乙試管中的實驗現象可以判斷三種金屬活動性順序．
故填：丙．
（2）順序一：Cu      Fe      Al，加入銅時無明顯現象，加入鐵時，和稀硫酸反應生成硫酸亞鐵和氫氣，說明鐵比銅活潑，加入鋁時，鋁表面附著一層固體，說明鋁比鐵活潑；
順序二：Fe  Cu  Al，加入鐵時，和稀硫酸反應生成硫酸亞鐵和氫氣，加入銅時無明顯現象，說明鐵比銅活潑，加入鋁時，鋁表面附著一層固體，說明鋁比鐵活潑；
按順序一做實驗時，發現鐵絲放入稀硫酸中片刻后無氣泡產生，幾分鐘后才有少量氣泡產生，可能的原因是鐵表面有鐵銹，鐵銹中的氧化鐵和稀硫酸反應生成硫酸鐵和水，反應的化學方程式為：Fe₂O₃+3H₂SO₄═Fe₂（SO₄）₃+3H₂O．
故填：Fe  Cu  Al；Fe₂O₃+3H₂SO₄═Fe₂（SO₄）₃+3H₂O．
【拓展遷移】
向不溶物中加稀硫酸，若無氣泡產生，則不溶物中一定含有銅，這是因為銅不能和稀硫酸反應；
若有氣泡產生則不溶物中一定含有銅、鐵，可能含有鋁，這是因為鋁比鐵活潑，溶液中的亞鐵離子能被鋁還原出來，因此稀硫酸反應生成氣體的物質中一定含有鐵，可能含有鋁．
故填：銅；銅、鐵；鋁．

點評 要會利用金屬活動順序表分析實驗，氫前邊的金屬會與稀硫酸、鹽酸反應，但氫后邊的金屬不會與稀硫酸、鹽酸反應，前邊的金屬會把后邊的金屬從其鹽溶液中置換出來．