初中化学金属活动性的探究解答题

学习完金属的化学性质，同学们来到实验室进行锌、铜、银三种金属活动性顺序的探究活动。实验桌上老师提供的药品有：锌片、铜片、银片、硫酸锌溶液、硫酸铜溶液、硝酸银溶液和稀硫酸。

[制定计划]在老师的指导下，经过讨论，同学们设计出了以下几种实验方案：

方案一：铜片、硫酸锌溶液、硝酸银溶液；

方案二：锌片、银片、硫酸铜溶液；

方案三：锌片、铜片、硫酸铜溶液、硝酸银溶液；

你的设计方案是　　。

[进行实验]小华同学选用方案三进行如下探究，请你帮他完成表格中的空白（注：表格中实验操作一栏用文字描述或图示表示均可）：

实验操作	实验现象	分析与结论
	。	金属活动性：Cu　　Ag（填“＞”或“＜”）。
。	锌片表面附着一层红色物质，溶液由蓝色逐渐变为无色。	金属活动性：Zn　　Cu（填“＞”或“＜”），反应的化学方程式为　　。

[解释与结论]根据上述实验，小华得出三种金属活动性由强到弱的顺序是　　。

[反思与评价]探究活动结束后，同学们分享自己的收获与不足，并进行反思：

1．有同学提出，小华的实验中不用硫酸铜溶液也能得到相同的实验结论。简要说明其验证方法：　　。

2．经过讨论，大家一致认为以上实验方案中，方案　　较好。

3．小华提出，试管中的金属可以回收再利用，这样做的意义是　　。

[拓展与延伸]好奇地小华在老师的指导下，把一定量的锌粒加入硫酸铜和硝酸银的混合溶液中，充分反应一段时间后，过滤，发现滤液呈无色。此时，滤渣中一定含有　　，溶液中离子数目增加的是　　。

小亮学完合金后，知道了不锈钢的主要成分是铁，白铜中含有铜和镍（Ni）。他决定探究Fe、Cu、Ni的金属活动性顺序。

（1）[查阅资料]镍能与稀硫酸反应生成能溶于水的NiSO ₄，并放出氢气。写出镍与稀硫酸反应的化学方程式： 　 　。

（2）[猜想与假设]根据教材中常见金属的活动性顺序和查阅的资料，对以上三种金属的活动性作出猜想：

猜想①Fe＞Ni＞Cu；猜想② 　 　。

（3）[实验探究]把用砂纸打磨过的镍片浸入FeSO ₄溶液中，过一会儿取出，发现镍片表面无明显变化。证明 　 　（填"猜想①"或"猜想②"）成立。

（4）[拓展延伸]用铜片、NiSO ₄溶液和 　 　，通过实验探究也能判断Fe、Cu、Ni的金属活动性顺序。

金属和金属材料与生产生活和社会发展的关系非常密切。

（1）生活中常用铁锅炒菜主要利用了铁的　　性；厨房中的铁锅容易生锈，其原因是铁与空气中的　　和水等发生了化学反应。

（2）经检测，世界上最大的青铜器“司母戊鼎”中含有铜、锡等金属，某同学为探究铜、锡与铁的金属活动性顺序，设计了如表所示实验（金属片均已打磨，且形状、大小相同，试管中所用5%的稀盐酸体积相同）。

[实验记录与分析]

	实验一	实验二	实验三
实验操作
实验现象	立即产生气泡，速率较快	无明显现象	立即产生气泡，速率较慢
实验结论	铁、铜、锡的金属活动顺序由强到弱为　　。

[查阅资料]锡元素（Sn）的常见化合价是+2价。根据实验现象推测实验三的试管中锡与盐酸发生反应的化学方程式　　。

（3）向m克AgNO₃、Cu（NO₃）₂，Fe（NO₃）₂的混合溶液中加入Zn粉，充分反应后，过滤所得溶液的质量仍为m克。则下列说法错误的是　　（多选）。

A．滤渣中一定有Ag、Cu、Fe

B．滤液中一定没有AgNO₃

C．滤液中一定含有Zn（NO₃）₂、Fe（NO₃）₂

D．该过程至少发生了三个化学反应

化学是一门以实验为基础的科学，通过实验可以发现和验证化学原理，获得新的化学知识。请回答下列与化学实验有关的问题：

（1）利用课本实验测定空气里氧气的含量。得到氧气的含量小于 $\frac{1}{5}$，可能的原因是：　　。（写一种即可）

（2）证明铜和铁金属活动性强弱的实验方法是：　　。（写一种即可）

（3）在粗盐提纯实验的步骤中多处用到了玻璃棒，写出其中玻璃棒的作用　　。（写一种即可）

某化学兴趣小组为探究金属铝和铜的活动性强弱，开展了以下活动。

[查阅资料]

经查阅，金属铝在常温下能与空气中的氧气反应生成致密的氧化铝薄膜。该反应的化学方程式为　　。

[对比实验]

编号	操作	现象
甲	将表面未打磨的铝丝浸入CuSO4溶液中	无明显现象
乙	将表面打磨后的铝丝浸入CuSO4溶液中	铝丝表面析出红色固体
丙	将表面未打磨的铝丝浸入CuCl2溶液中	铝丝表面析出红色固体

（1）比较实验乙和实验　　（填“甲”或“丙”）可得知：打磨能破坏氧化铝薄膜。

（2）实验乙中反应的化学方程式为　　，据此可知金属活动性Al比Cu　　（填强”或“弱”）。

（3）小明同学对实验丙的现象进行分析，认为H₂O对氧化铝薄膜有破坏作用。但此观点马上被其他同学否定，否定的依据是　　。

[猜测与探究]

小组同学针对实验丙的现象，经讨论后猜测：Cl^﹣破坏了氧化铝薄膜。

为检验此猜测是否正确，他们首先向两支试管中加入相同的CuSO₄溶液，并均浸入表面未打磨的铝丝，然后进行了新的探究：

操作	现象	结论	推论
（1）向一支试管中再加入NaCl固体	铝丝表面析出红色固体	氧化铝薄膜被破坏	Na^+或①　　能破坏氧化铝薄膜
（2）向另一支试管中再加入Na2SO4固体	②	氧化铝薄膜未被破坏	Na^+和SO4^2^﹣都不能破坏氧化铝薄膜

[结论与反思]

得出结论：前述猜测　　（填“正确”或“不正确”）

总结反思：本次探究充分运用了比较法和控制变量法

某化学兴趣小组为探究金属铝和铜的活动性强弱，开展了以下活动。

[查阅资料]

经查阅，金属铝在常温下能与空气中的氧气反应生成致密的氧化铝薄膜。该反应的化学方程式为　　。

[对比实验]

编号	操作	现象
甲	将表面未打磨的铝丝浸入CuSO4溶液中	无明显现象
乙	将表面打磨后的铝丝浸入CuSO4溶液中	铝丝表面析出红色固体
丙	将表面未打磨的铝丝浸入CuCl2溶液中	铝丝表面析出红色固体

（1）比较实验乙和实验　　（填“甲”或“丙”）可得知：打磨能破坏氧化铝薄膜。

（2）实验乙中反应的化学方程式为　　，据此可知金属活动性Al比Cu　　（填强”或“弱”）。

（3）小明同学对实验丙的现象进行分析，认为H₂O对氧化铝薄膜有破坏作用。但此观点马上被其他同学否定，否定的依据是　　。

[猜测与探究]

小组同学针对实验丙的现象，经讨论后猜测：Cl^﹣破坏了氧化铝薄膜。

为检验此猜测是否正确，他们首先向两支试管中加入相同的CuSO₄溶液，并均浸入表面未打磨的铝丝，然后进行了新的探究：

操作	现象	结论	推论
（1）向一支试管中再加入NaCl固体	铝丝表面析出红色固体	氧化铝薄膜被破坏	Na^+或①　　能破坏氧化铝薄膜
（2）向另一支试管中再加入Na2SO4固体	②	氧化铝薄膜未被破坏	Na^+和SO4^2^﹣都不能破坏氧化铝薄膜

[结论与反思]

得出结论：前述猜测　 （填“正确”或“不正确”）

总结反思：本次探究充分运用了比较法和控制变量法

为了探究金属活动性，将锌和铜分别放入稀硫酸中，铜不反应而锌的表面有气泡产生，写出锌和稀硫酸反应的化学方程式：　　。老师告诉学生，铜和浓硫酸在加热的条件下也能反应且产生气体。

[提出问题]铜与浓硫酸反应的生成物是什么？其中气体是什么？

[猜想假设]同学们对产生的气体作出了猜想。

猜想一：氢气；

猜想二：二氧化硫；

猜想三：氢气和二氧化硫的混合物。

[查阅资料]

（1）二氧化硫可以使品红溶液褪色，也能和碱性溶液反应

（2）H₂+CuOCu+H₂O

[实验探究]师生设计了如下装置进行实验（部分仪器省略），请完成下列表格。

主要实验步骤	主要现象	解释或结论
①加热装置A一段时间	装置B中的现象是	有二氧化硫生成
②点燃装置D处酒精灯	装置D玻璃管中无明显现象	猜想　　正确
③停止加热，将铜丝上提，向装置A中玻璃管鼓入空气	/	/
④冷却，将A中液体用水稀释	A中液体变为　　色	有硫酸铜生成

[表达交流]

（1）在步骤③中，鼓入空气的目的是　　。

（2）请完成铜与浓硫酸反应的化学方程式：　

[反思拓展]

（1）若将装置A中铜丝换成锌片，随着反应的进行，硫酸的浓度逐渐变小，装置D玻璃管中看到的现象是　　。

（2）下列各组药品能够证明锌的活动性比铜强的是　　（填序号）。

①锌、铜、稀盐酸②锌、硫酸铜溶液③锌、铜、氯化镁溶液

某课外活动小组进行如下实验探究。

（1）验证物质的燃烧条件

根据图1进行实验，实验现象如图所示。

①80℃热水的作用是　　。

②比较现象a、c，得出燃烧的条件是　　。

（2）验证锌与铁的金属活动性

①相同条件下，取等质量锌粉、铁粉，根据图2进行实验，实验过程中，观察到锌粉表面产生气泡的速率比铁粉快，由此得到的结论是　　。

②实验结束后，发现∪形管两边的金属粉末均无剩余，则硫酸剩余的情况可能是　　（填序号）。

A．左、右两边均有剩余      B．左边有剩余，右边无剩余

C．左、右两边均无剩余       D．左边无剩余，右边有剩余

（3）测定水中氢、氧元素的质量比（已知：H₂+CuOCu+H₂O）

根据图3进行实验，反应后测得甲中玻璃管（含药品）质量减少ag，乙中U形管（含药品）质量增加bg。

①水中氢、氧元素的质量比是　　（用含 a、b的式子表示）。

②下列因素中，对测定结果有影响的是　　（填序号）。

A．CuO粉末不干燥       B．CuO没有完全转化为Cu      C．没有丙装置

手机常用的电池是锂电池。小华同学对锂（Li）元素产生了兴趣，他查看了元素周期表，发现锂是金属单质，原子结构示意图是 　　。他想了解如果把锂排到金属活动性顺序中应该放在什么位置，于是他去请教老师，老师让他比较锂与镁和锂与钠的金属活动性。于是他针对锂、镁、钠的金属活动性提出猜想。

【提出猜想】猜想一：锂、镁、钠的金属活动性是锂＞钠＞镁。

猜想二：铝、镁、钠的金属活动性是钠＞锂＞镁。

猜想三：锂、镁、钠的金属活动性是钠＞镁＞锂。

【实验探究】

实验操作	实验现象	结论
将体积一样大的锂块和镁块分别加入相同浓度的盐酸中	锂与盐酸反应更剧烈，产生气体速率更快	锂 　 　（填"＞"或"＜"）镁

写出锂与盐酸反应的化学方程式： 　 　

【理论探究】小华同学认为钠和锂的金属活动性不需要实验也能判定，因为结构决定性质，他研究了钠和锂的原子结构示意图后认为锂 　 　（填"＞"或"＜"）钠，理由是 　 　。

【讨论交流】综合实验和理论探究，可以得出猜想 　 　成立。同学们对原子结构示意图进行深入研究，发现从原子结构示意图可以推出元素的化合价，知道金属元素无负价。还可以利用化合价来判定氧化还原反应，化学反应中有元素化合价升降的就一定是氧化还原反应。下列反应就是氧化还原反应，已知水中的氢元素和氧元素的化合价没有变化。

A（单质）+H ₂O＝B（化合物）+C（化合物）

请回答：A是 　 　（填"金属"或"非金属"）单质，原因是 　 　。

在探究金属活动性顺序时，华雪同学把两根绕成螺旋状的洁净铜丝分别浸入硫酸铝溶液、硝酸银溶液中，过一会儿取出：

（1）铜丝浸入硫酸铝溶液中，可观察到的现象是：　　。

（2）铜丝浸入硝酸银溶液中，可观察到铜丝上有　　色物质生成，溶液逐渐变成蓝色。

（3）铜丝浸入硝酸银溶液中，离子数目减少的是　　，离子数目增加的是　　。

（4）根据上述实验所观察到的现象，华雪同学　　（填“能”或者“不能”）证明铝、铜、银的金属活动性顺序Al＞Cu＞Ag