Question

化學興趣小組的同學們探究用Fe從含F(xiàn)e₂（SO₄）₃和CuSO₄的溶液中獲取金屬Cu的原理．請你一起參與探究．
（1）實驗依據(jù)：金屬活動順序．請在下表對應(yīng)的方框內(nèi)填入鐵和銅的元素符號．

（2）意外發(fā)現(xiàn)：小明將光亮的鐵絲插入含F(xiàn)e₂（SO₄）₃和CuSO₄的廢液中，一段時間后取出，意外地發(fā)現(xiàn)鐵絲表面沒有變紅．
（3）提出問題：Fe為什么沒有從廢液中置換出Cu？
（4）提出假設(shè)：小麗認為在鐵絲表面可能有Cu析出，但被Fe₂（SO₄）₃溶液溶解了．
（5）驗證假設(shè)：提供的主要實驗用品：潔凈的鐵絲和銅絲各兩根，相同體積、相同濃度的Fe₂（SO₄）₃溶液三份[Fe₂（SO₄）₃溶液顯黃色]．

實驗操作	實驗現(xiàn)象和數(shù)據(jù)	結(jié)論
①準確稱量潔凈的鐵絲和銅絲的質(zhì)量	鐵絲質(zhì)量為ag， 銅絲質(zhì)量為bg	\
②將鐵絲插入Fe2（SO4）3溶液中，一段時間后取出、洗凈、干燥、稱量	鐵絲質(zhì)量為mg，（m＜a），溶液有黃色變?yōu)闇\綠色	一定有______生成（填化學式）
③將銅絲插入Fe2（SO4）3溶液中，一段時間后取出、洗凈、干燥、稱量	銅絲質(zhì)量為ng（n＜b）	銅______（填“能”或“不能”）與Fe2（SO4）3溶液反應(yīng)
④另取相同質(zhì)量、相同粗細的潔凈鐵絲和銅絲互相纏繞，插入Fe2（SO4）3溶液中，一段時間后取出、洗凈、干燥、分別稱量鐵絲和銅絲的質(zhì)量	鐵絲質(zhì)量較輕 銅絲質(zhì)量不變	Fe、Cu共存時______優(yōu)先與Fe2（SO4）3溶液反應(yīng)

（6）實驗結(jié)論：小麗的假設(shè)______（選填“成立”或“不成立”），理由是______；
（7）思考與交流：
①興趣小組的同學們通過對上述實驗的分析，找到了用Fe從含F(xiàn)e₂（SO₄）₃和CuSO₄的溶液中提取金屬Cu的關(guān)鍵，并且最終實驗獲得了成功，其實驗成功的關(guān)鍵是：______．并且反應(yīng)充分．
②已知Fe和Fe₂（SO₄）₃發(fā)生化合反應(yīng)．請按反應(yīng)順序?qū)懗鲇肍e從含F(xiàn)e₂（SO₄）₃和CuSO₄的溶液中獲取金屬Cu的化學方程式：______；______．

Answer 1

解：（1）熟記金屬活動性順序表，并會寫元素符號，故答案為：Fe Cu；
（5）②根據(jù)反應(yīng)后鐵絲的質(zhì)量減少了，并且溶液由黃色變?yōu)闇\綠色，確定為硫酸亞鐵溶液，故答案為：FeSO₄
③將銅絲插入Fe₂（SO₄）₃溶液中，一段時間后取出、洗凈、干燥、稱量，銅絲質(zhì)量為ng（n＜b），銅能與Fe₂（SO₄）₃溶液反應(yīng)，故答案為：能；
④根據(jù)實驗后的現(xiàn)象“鐵絲質(zhì)量較輕，銅絲質(zhì)量不變”得知Fe、Cu共存時Fe優(yōu)先與Fe₂（SO₄）₃溶液反應(yīng)，故答案為：Fe；
（6）用Fe從含F(xiàn)e₂（SO₄）₃和CuSO₄的溶液中獲取金屬Cu，實驗過程Fe沒有從廢液中置換出Cu，小麗認為在鐵絲表面可能有Cu析出，但被Fe₂（SO₄）₃溶液溶解了．但是根據(jù)實驗探究的結(jié)果發(fā)現(xiàn)Fe、Cu共存時Fe優(yōu)先與Fe₂（SO₄）₃溶液反應(yīng)，所以小麗的假設(shè)錯誤的，故答案為：不成立；Fe、Cu共存時Fe優(yōu)先與Fe₂（SO₄）₃溶液反應(yīng)；
（7）①根據(jù)實驗探究的結(jié)果，我們得知鐵先于硫酸鐵溶液反應(yīng)生成硫酸亞鐵，所以只有加入過量的鐵才能發(fā)生鐵與硫酸銅溶液的置換反應(yīng)，從而生成銅，故答案為：加入過量的鐵；
②已知Fe和Fe₂（SO₄）₃發(fā)生化合反應(yīng)，且生成的是淺綠色的溶液；鐵與硫酸銅溶液的反應(yīng)屬于置換反應(yīng)是教材上學過的反應(yīng)方程式，故答案為：
Fe+Fe₂（SO₄）₃=3FeSO₄ Fe+CuSO₄=FeSO₄+Cu
分析：（1）熟記金屬活動性順序表，鐵排在氫的前面，銅排在氫的后面；
（5）②溶液由黃色變?yōu)闇\綠色，是解題的突破口，得知溶液為硫酸亞鐵溶液；
③根據(jù)實驗現(xiàn)象中固體質(zhì)量的減少，判斷反應(yīng)是否發(fā)生了；
④根據(jù)實驗后的現(xiàn)象“鐵絲質(zhì)量較輕，銅絲質(zhì)量不變”進行判斷；
（6）實驗結(jié)論“Fe、Cu共存時Fe優(yōu)先與Fe₂（SO₄）₃溶液反應(yīng)”可以反駁小麗的假設(shè)；
（7）①鐵先于硫酸鐵溶液反應(yīng)生成硫酸亞鐵，再與硫酸銅溶液反應(yīng)生成銅和硫酸亞鐵溶液；
②已知Fe和Fe₂（SO₄）₃發(fā)生化合反應(yīng)，且生成的淺綠色溶液；鐵與硫酸銅溶液的反應(yīng)屬于置換反應(yīng)是教材上學過的反應(yīng)方程式．
點評：本題聯(lián)系生產(chǎn)實際以實驗探究的形式，重在考查金屬的化學性質(zhì)，雖難度稍大，但仍是一道不錯的化學題．