(8分)在户外聚会时,化学老师点燃了一支自制的蜡烛,同学们发现这支蜡烛不易被风吹灭,原来在蜡烛的棉芯里藏了两根相互缠绕的银白色金属丝。老师指出金属丝的成分可能是Mg、Al、Fe中的一种或两种。回校后,老师提供了Mg、Al、Fe三种已知金属和MgSO4、Al2(SO4)3、FeSO4、CuSO4四种盐溶液,以及未知金属的样品。指导同学们先进行了参照实验,之后探究未知金属的成分。
(1)三种已知金属的参照实验
试剂 | Mg | Al | Fe |
MgSO4溶液 | 有气泡产生。 | “▲” | “▲” |
Al2(SO4)3溶液 | 有大量气泡产生,一段时间后金属表面有白色固体附着。 | “▲” | “▲” |
FeSO4溶液 | 有大量气泡产生,一段时间后金属表面有灰黑色固体附着。 | 试管底部有灰黑色固体析出。 | “▲” |
CuSO4溶液 | 有大量气泡产生,一段时间后金属表面有红色固体附着。 | 一段时间后金属表面有红色固体附着。 | 一段时间后金属表面有红色固体附着。 |
(2)未知金属成分的探究
该小组同学将两根未知金属丝分开,如图所示放入CuSO4溶液中,观察到的现象记录如下:
试剂 | 两根未知金属丝 |
CuSO4溶液 | 一根金属丝上有大量气泡产生,另一根金属丝上没有气泡;一段时间后,两根金属丝表面都有红色固体附着。 |
通过与参照实验对比,可以获得的结论是:两种金属丝的成分不同,有气泡冒出的金属丝成分是 。用老师提供的试剂再进行一个实验,就能证明另外一种金属丝的成分,实验方案为 。
(3)实验反思
同学们在反思实验原理时,提出还可将另一种金属直接放入稀硫酸或稀盐酸中,有的同学认为可以通过“金属产生气泡的快慢”这一现象进行判断,有的同学认为这种判断依据不够合理,理由是 。但是“将另一种金属直接放入稀硫酸或稀盐酸中”还是可以判断出金属的成分,依据的现象是 。
(1)无明显变化 Fe 2Al + 3CuSO4 ="===" 3Cu + Al2(SO4)3
(2)Mg
在试管中加入FeSO4溶液(1分),将另一根金属丝插入其中。若金属丝上无明显变化,则证明该金属丝是铁丝;若一段时间后试管底部有灰黑色固体析出,则证明该金属丝是铝丝(1分) (共2分)
(3)未知金属只有一种,没有用参照金属对比,无法判断金属的种类(或无法判断反应速率的快慢) 溶液是否变成浅绿色
题目分析:(1)根据金属活动性顺序可知,金属与盐反应时,金属必须排在盐中金属的前面, “▲”标记的实验都是不反应的所以实验现象是无明显变化;中的“灰黑色固体”的成分为Fe。Al与CuSO4溶液反应的化学方程式为2Al + 3CuSO4 ="===" 3Cu + Al2(SO4)3。
(2)根据三种已知金属的参照实验现象可知,只有镁能产生气泡,故有大量气泡产生的金属丝是Mg;
由三种已知金属的参照实验现象可知,Al、Fe与硫酸亚铁反应现象不同,所以可以在试管中加入FeSO4溶液,将另一根金属丝插入其中,若金属丝上无明显变化,则证明该金属丝是铁丝;若一段时间后试管底部有灰黑色固体析出,则证明该金属丝是铝丝。
(3)金属反应产生气泡的快慢,需要通过对比实验才能看出,未知金属只有一种,不能设计对照实验,故不能通过“金属产生气泡的快慢”这一现象来判断金属的成分;由于铝与硫酸反应现象是有气泡产生,铁与硫酸反应有气泡,且溶液为浅绿色,故可以通过“将另一种金属直接放入稀硫酸或稀盐酸中”来判断金属的成分。
点评:参考题中参照实验的信息,是解答本题的关键,结合金属活动性顺序,通过特有的实验现象,才能成功解答本题。