Question

如圖所示，將一個塑料小球放入盛有不飽和硫酸銅溶液的燒杯中，小球漂浮于液面，將足量的鐵粉投入到燒杯中，充分反應后，觀察到鐵粉表面有紅色物質析出．已知硫酸銅的溶解度小于硫酸亞鐵的溶解度．試回答下列問題．
（1）寫有關反應的化學方程式：
（2）反應結束后，若溶液體積變化忽略不計，則塑料小球浸入液體中的體積比原來沒有加入鐵粉時浸入液體中的體積多．請你解釋此現象的原因．
（3）反應結束后，若要在不用外力的情況下使小球上浮，你準備采取的具體方法是．（寫出一條即可）

Answer 1

【答案】分析：（1）鐵和硫酸銅反應生成銅和硫酸亞鐵；
（2）結合浮力公式及溶液密度的變化分析小球的沉浮；
（3）根據小球的浮力不變，若要在不用外力的情況下使小球上浮則應該使溶液的密度變大回答．
解答：解：（1）鐵和硫酸銅反應生成銅和硫酸亞鐵，反應的方程式為：Fe+CuSO₄═FeSO₄+Cu；
（2）由于塑料小球不反應，因此小球受到的浮力（F浮=ρ_液gV_排）不變；而塑料小球浸入液體中的體積比原來沒有加入鐵粉時浸入液體中的體積多的原因是：反應生成的硫酸亞鐵的質量比原來溶液中硫酸銅的質量小，則溶液的質量減小，而溶液的體積不變，所以溶液的密度減小，所以塑料小球排開的液體體積增大，浸入液體中的體積增多．
 （3）根據小球的浮力不變，若要在不用外力的情況下使小球上浮則應該使溶液的密度變大，由于硫酸銅的溶解度小于硫酸亞鐵的溶解度，故可以向反應后的溶液中加入硫酸亞鐵固體，攪拌使其溶解，增大溶液的密度（或加入食鹽等溶解）； 
故答案為：（1）Fe+CuSO₄═FeSO₄+Cu     
（2）因為生成的硫酸亞鐵的質量比原來溶液中硫酸銅的質量小，溶液的質量減小；溶液的體積不變，則溶液的密度減小，所以塑料小球排開的液體體積增大，浸入液體中的體積增多；
（3）向反應后的溶液中加入硫酸亞鐵固體，攪拌使其溶解即可．
點評：本題是一道理化綜合性的題，考查了化學中金屬和鹽溶液的反應原理和物理中浮力公式的應用，依據化學原理和小球受到的浮力分析即可．