Question

12．學校化學興趣小組在學習金屬化學性質后，作了以下探究實驗．
（1）小董將銅絲放入硝酸銀溶液中，該反應的化學方程式為Cu+2AgNO₃═2Ag+Cu（NO₃）₂．
（2）小凡將鋅粒放入一定量的硝酸銀溶液中，發現反應后溶液的質量變小（填“變大”、“變小”或“不變”）．
（3）小晗在思考：如果將銅粉與鋅粉的混合物放入一定量的硝酸銀溶液中，反應是否有先后順序？探究如下：
【提出問題】銅粉與鋅粉的混合物放入一定量的硝酸銀溶液中，反應是否有先后順序？
【作出猜想】①銅粉先與硝酸銀溶液反應   ②鋅粉先與硝酸銀溶液反應
【設計實驗】①小晗取一定量銅粉和鋅粉的混合物，放入少量的硝酸銀溶液中，溶液的顏色沒有發生變化，由此推斷：銅粉與硝酸銀溶液沒有（填“發生”或“沒發生”）反應．然后再向反應后的混合物中加入稀硫酸，發現無氣泡產生，由此推斷：鋅粉與硝酸銀溶液發生（填“發生”或“沒發生”）反應．
②小晗再取同樣的鐵粉和鋅粉混合物放入較多量的硝酸銀溶液中，看到溶液變成藍色，由此推斷銅粉與硝酸銀溶液發生（填“發生”或“沒發生”）反應．
【分析并得出結論】綜合上述實驗現象可知，銅粉與鋅粉的混合物放入一定量的硝酸銀溶液中，鋅粉優先與硝酸銀溶液反應．
【反思】小晗分析得到藍色溶液，對溶液中所含的溶質做出多種猜想，其中有兩種猜想可能成立，這兩種猜想是：①溶質為硝酸鋅和硝酸銅；②溶質為硝酸鋅、硝酸銅和硝酸銀．
（4）在探究實驗后，為了測定某稀硫酸的質量分數，他們取銅粉和鋅粉的混合物10克放入燒杯中，再取60克稀硫酸分6次加入燒杯中，均充分反應，實驗數據如下：

次數	第1次	第2次	第3次	第4次	第5次	第6次
加入稀硫酸的質量（g）	10	10	10	10	10	10
剩余固體的質量 （g）	9.35	8.70	8.05	7.40	6.75	6.75

根據上表提供的數據，求所用稀硫酸的質量分數．

Answer 1

分析 （1）根據銅能把銀置換出來解答；
（2）利用差量法，把溶液作為一個整體，分析影響溶液質量的量有哪些，再根據金屬活動性順序及各物質發生化學反應時的質量關系來分析解答；
（3）利用金屬活動性順序的應用解答問題，特別是金屬活動性強的盡金屬能把金屬活動性弱的金屬從其鹽溶液中置換出來的規律；
（4）前五次每次消耗固體的質量為0.65g，所以第五次加入的硫酸被完全反應掉，比較第五次和第六次的數據可以知道，剩余固體的質量都為6.75g，即第六次加入的稀硫酸沒有反應，可以據此求算出鋅的質量，利用鋅的質量結合化學方程式求算出稀硫酸的質量分數．

解答 解：
（1）銅與硝酸銀反應的反應物是銅和硝酸銀，生成物是銀河硝酸銅，用觀察法配平即可，其化學方程式為Cu+2AgNO₃═2Ag+Cu（NO₃）₂．
（2）把鋅片放入硝酸銀溶液中，鋅能把銀置換出來，由反應時的質量關系可知，每65份質量的鋅可置換出216份質量的銀，因此溶液的質量會減輕；
（3）【設計實驗】①硝酸銅是藍色溶液，所以依據溶液的顏色沒有發生變化，由此推斷銅粉與硝酸銀溶液沒有反應，銅、鋅和銀中只有鋅能與稀硫酸反應生成氫氣，所以加入稀硫酸，發現無氣泡產生，推斷剩余固體中不會有鋅，從而可說明鋅已經完全反應；
②硝酸銅是藍色溶液，所以依據看到溶液變成藍色，由此推斷銅粉與硝酸銀溶液已經發生了反應；
【反思】由于分析得到藍色濾液中一定含有硝酸銅，所以根據優先置換原則，溶液中含一定含有硝酸鋅，至于是否含有硝酸銀則無法確定，因此溶質可能是①硝酸鋅和硝酸銅；②硝酸鋅、硝酸銅和硝酸銀；
（4）比較第五次和第六次的數據可以知道，剩余固體的質量都為6.75g，可以說明該固體中鋅的質量為：10g-6.75g=3.25g；
設稀硫酸中溶質質量為x
Zn+H₂SO₄═ZnSO₄+H₂↑
65    98
3.25g  x
$\frac{65}{3.25g}=\frac{98}{x}$
x=4.9g
稀硫酸中溶質質量分數為$\frac{4.9g}{50g}$×100%=9.8%
故答案為：
（1）Cu+2AgNO₃═2Ag+Cu（NO₃）₂；
（2）變小；
（3）【設計實驗】①沒有；發生；
②發生；
【反思】硝酸鋅和硝酸銅；硝酸鋅、硝酸銅和硝酸銀；
（4）所用稀硫酸的質量分數為9.8%．

點評 本題考查了金屬活動性順序的應用，完成此題，可以依據金屬活動性順序及其意義并結合反應前后物質的質量關系進行．