Question

1．我國第四套人民幣硬幣中使用到鎳（Ni）、銅、鐵等金屬．某興趣小組決定探究Ni、Fe、Cu的金屬活動性順序．
（1）[查閱資料]鎳能與稀硫酸反應，生成可溶于水的NiSO₄，并放出氫氣．
①寫出鎳與稀硫酸反應的化學方程式Ni+2HCl=NiCl₂+H₂↑．
②結合所學知識，不能（填“能”或“不能”）直接比較出Ni、Fe的金屬活動性強弱．
（2）[探究實驗]（所用金屬片均已用砂紙打磨）．

實驗步驟	實驗現(xiàn)象	結論
相同濃度的NiSO4溶液	鐵片表面有固體析出，銅片表面沒有明顯現(xiàn)象．	三種金屬活動性由強到弱的順序為：Fe、Ni、Cu．

（3）[實驗反思]用鎳片、硫酸亞鐵溶液和CuSO₄（填化學式）溶液通過實驗也能判斷Fe、Ni、Cu的金屬活動性順序．
（4）[遷移應用]某化學實驗室廢液桶中收集了溶有大量FeSO₄、CuSO₄的廢液，此外還有一些不溶性雜質(zhì)．若廢液直接排放到下水道不僅造成重金屬污染，而且造成浪費，該校化學興趣小組同學設計了如圖廢液處理方案，請回答有關問題：

①廢液在加入金屬X前需進行過濾，過濾時需要將圓形濾紙折疊處理．如圖不該出現(xiàn)的情況是D．

②加入過量金屬X發(fā)生反應的化學方程式為Fe+CuSO₄=FeSO₄+Cu，溶液Y是稀硫酸．

Answer 1

分析 （1）①鎳與稀鹽酸反應生成氯化鎳和氫氣，寫出反應的化學方程式即可．
②在金屬活動性順序中，位于氫前面的金屬能置換出酸中的氫，且金屬活動性越強，與酸反應產(chǎn)生氫氣的速率越快，據(jù)此進行分析解答．
（2）在金屬活動性順序中，位于前面的金屬能把排在它后面的金屬從其鹽溶液中置換出來，據(jù)此進行分析解答．
（3）驗證三種金屬活動性強弱時，通常采取“三取中”的方法，即取中間金屬單質(zhì)與兩端的金屬的鹽溶液反應或取中間金屬的鹽溶液與兩端金屬的單質(zhì)反應．根據(jù)金屬活動性順序表進行判斷，氫前邊的金屬會與稀硫酸、鹽酸反應產(chǎn)生氫氣，且活動性越強，產(chǎn)生的氣泡速率越快；但氫后邊的金屬不會與稀硫酸、鹽酸反應產(chǎn)生氫氣；位于前邊的金屬會把后邊的金屬從其鹽溶液中置換出來，Zn的活動性比Cu的強，然后利用題干敘述的內(nèi)容，從中提取有用的信息，完成這三種金屬的活動性探究．
（4）由于目的是獲得銅單質(zhì)和硫酸亞鐵，所以需要將銅離子轉(zhuǎn)化為銅單質(zhì)，而溶液中需要的是硫酸亞鐵而不能引入新的雜質(zhì)，所以加入的能夠?qū)�銅離子轉(zhuǎn)化為銅單質(zhì)的只能是單質(zhì)鐵；由于加入的鐵是過量的，加入過量稀硫酸的目的是除去銅中的鐵；

解答 解：（1）①根據(jù)查閱的資料，Ni顯正二價，故與鹽酸反應時生成二價鎳鹽，同時生成氫氣，反應的方程式為：Ni+2HCl=NiCl₂+H₂↑；
②鎳和鐵都能與鹽酸或稀硫酸反應，并放出氫氣，因此根據(jù)二者產(chǎn)生氣泡的速率快慢比較二者的活動性強弱；
（2）因為鎳和鐵都在氫的前面，故銅不能置換出鎳，觀察到的現(xiàn)象是：沒有明顯現(xiàn)象；鐵可以置換出鎳，因此三種金屬活動性由強到弱的順序為：Fe、Ni、Cu；
（3）金屬和鹽溶液發(fā)生置換反應的規(guī)律是排在前面的金屬能把排在后面的金屬從其鹽溶液中置換出來，所以利用金屬和鹽溶液的置換反應進行驗證．
故可選擇中間的金屬與其它兩種金屬的鹽溶液能否發(fā)生置換反應進行驗證：在兩只試管中分別放入打磨光亮的鎳片，再加入硫酸亞鐵溶液和硫酸銅溶液中；現(xiàn)象為：在硫酸亞鐵溶液中的鎳片沒有變化，在硫酸銅溶液中的鎳片表面出現(xiàn)紅色物質(zhì)；
（4）①操作中需要將圓形濾紙折疊處理，D中的濾紙，接口處出現(xiàn)縫隙，液體會直接的進入下面的燒杯，故不該出現(xiàn)．
②為回收廢液中的Cu²⁺并得到較為純凈的FeSO₄溶液，需向廢液中加入過量的鐵粉與硫酸銅發(fā)生置換反應．發(fā)生反應的化學方程式為：Fe+CuSO₄═FeSO₄+Cu；為除去混在銅粉里的鐵粉并且得到FeSO₄溶液，把金屬混合物放入足量的稀硫酸并過濾．
故答案為：（1）①Ni+2HCl=NiCl₂+H₂↑；②不能；
（2）沒有明顯現(xiàn)象；Fe、Ni、Cu；
（3）CuSO₄；
（4）①D；②Fe+CuSO₄=FeSO₄+Cu；稀硫酸；

點評 本題是對金屬活動性順序的考查，運用實驗探究金屬的活動性順序，考查了實驗探究的過程，注重學生運用實驗分析實驗能力的培養(yǎng)，可依據(jù)氫前邊的金屬會與稀硫酸、鹽酸反應產(chǎn)生氫氣，但氫后邊的金屬不會與稀硫酸、鹽酸反應產(chǎn)生氫氣，位于前邊的金屬會把后邊的金屬從其鹽溶液中置換出來進行分析．