Question

5．實驗室有一包純凈的鐵粉，小明為了探究金屬的化學性質并測定鐵的相對原子質量，設計了如圖所示的實驗．
【實驗步驟】①取兩份質量同為w克的鐵粉，分別置于質量相等的A、B燒杯中．
②向裝有鐵粉的A燒杯中加入50克足量的稀硫酸；向裝有鐵粉的B燒杯中加入50克足量的硫酸銅溶液．
③充分反應后進行稱量．C燒杯和燒杯內物質的總質量為m克，D燒杯和燒杯內物質的總質量為n克．
（1）請寫出C燒杯中發生反應的化學方程式Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑．通過C燒杯中發生的化學反應，你能得出的結論是鐵能置換出酸中的氫．
（2）D燒杯中發生反應的化學方程式為CuSO₄+Fe═FeSO₄+Cu．此反應可以證明鐵的金屬活動性比銅強（填“強”或“弱”）．
（3）鐵的相對原子質量的表達式為$\frac{2w}{n-m}$．

Answer 1

分析 （1）依據鐵能與稀硫酸反應生成氫氣和硫酸亞鐵書寫方程式并得到結論；
（2）依據鐵的活動性比銅強，所以鐵能置換出硫酸銅中的銅分析解答；
（3）依據D燒杯中反應后物質的總質量結合質量守恒定律求出燒杯的質量，而后依據鐵與稀硫酸的反應求出生成氫氣的質量，進而求出鐵的原子質量；

解答 解：（1）鐵的活動性在氫前，所以鐵能與稀硫酸反應生成氫氣和硫酸亞鐵，其方程式為Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑．
（2）由金屬活動性順序表可知鐵的活動性比銅強，所以鐵能置換出硫酸銅中的銅，其方程式為CuSO₄+Fe═FeSO₄+Cu；
（3）因為D燒杯中反應后物質的總質量是n克，而依據質量守恒定律可知反應后D燒杯中物質的總質量是（50+w）克，所以燒杯的質量為：n克-（50+w）克；所以鐵與稀硫酸的反應生成氫氣的質量是50克+w克-{m克-[n克-（50+w）克]}=（n-m）克
設鐵的相對原子質量是x
Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑
x                             2
wg                  （n-m）g
$\frac{x}{wg}=\frac{2}{（n-m）g}$
x=$\frac{2w}{n-m}$
故答案為：（1）Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑；鐵能置換出酸中的氫；（2）CuSO₄+Fe═FeSO₄+Cu；強；（3）$\frac{2w}{n-m}$；

點評 此題是對鐵發生的置換反應的考查，掌握金屬活動性順序的意義以及應用，以及化學方程式的有關計算是解題的關鍵．