Question

【題目】某校化學(xué)研究性學(xué)習(xí)小組欲設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證Fe、Cu的金屬活動(dòng)性，他們提出了以下兩種方案。請(qǐng)你幫助他們完成有關(guān)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。

(1)方案Ⅰ：有人提出將大小相等的鐵片和銅片同時(shí)放入稀硫酸(或稀鹽酸)中，觀察產(chǎn)生氣泡的快慢，據(jù)此確定它們的活動(dòng)性。該原理的離子方程式為_________________________。

(2)方案Ⅱ：有人利用Fe、Cu作電極設(shè)計(jì)成原電池，以確定它們的活動(dòng)性。試在下面的方框內(nèi)畫出原電池裝置圖，標(biāo)出原電池的電極材料和電解質(zhì)溶液，并寫出電極反應(yīng)式______________________________________。

(3)方案Ⅲ：結(jié)合你所學(xué)的知識(shí)，幫助他們?cè)僭O(shè)計(jì)一個(gè)驗(yàn)證Fe、Cu活動(dòng)性的簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)方案(與方案Ⅰ、Ⅱ不能雷同)：_________________________________________________；用離子方程式表示其反應(yīng)原理：_______________________________________________。

Answer 1

【答案】Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑ 正極反應(yīng)：2H＋＋2e－===H2↑；負(fù)極反應(yīng)：Fe－2e－===Fe2＋ 把鐵片插入CuSO4溶液中，一段時(shí)間后，觀察鐵片表面是否生成紅色物質(zhì) Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu

【解析】

(1)方案Ⅰ：根據(jù)鐵與酸的反應(yīng)分析并寫出離子方程式；

(2)方案Ⅱ：根據(jù)正負(fù)極上得失電子寫出電極反應(yīng)式；

(3)方案Ⅲ：根據(jù)鐵、銅之間的置換反應(yīng)設(shè)計(jì)。

(1)方案Ⅰ：金屬的活動(dòng)性越強(qiáng)，與酸反應(yīng)越劇烈，產(chǎn)生H2的速率越快，Fe能與H＋反應(yīng)生成H2：Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑，Cu不與H＋反應(yīng)，無(wú)明顯現(xiàn)象，所以Fe的活動(dòng)性大于Cu的。

(2)方案Ⅱ：利用原電池中相對(duì)活潑金屬失去電子為原電池負(fù)極，相對(duì)不活潑的金屬為原電池的正極來(lái)判斷金屬活動(dòng)性的相對(duì)強(qiáng)弱，正極上氫離子得電子生成氫氣，反應(yīng)還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為2H++2e===H2↑；負(fù)極上鐵失電子生成二價(jià)鐵離子，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為Fe2e===Fe2+；用鐵、銅作電極，稀硫酸作電解質(zhì)溶液設(shè)計(jì)原電池，鐵的金屬性比銅強(qiáng)，所以鐵作負(fù)極，銅作正極，電子從負(fù)極沿導(dǎo)線流向正極：；

(3)方案Ⅲ：可根據(jù)活動(dòng)性強(qiáng)的金屬能將活動(dòng)性弱的金屬?gòu)钠潲}溶液中置換出來(lái)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)方法如下：將鐵片置于CuSO4溶液中，一段時(shí)間后觀察Fe表面有紅色的金屬銅析出，即可以證明金屬鐵的活潑性強(qiáng)于金屬銅的；反應(yīng)原理為：鐵和銅離子發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成銅和二價(jià)鐵離子，反應(yīng)的離子方程式為：Fe+Cu2+═Fe2++Cu。