Question

將等質量的鋅粉和鐵粉，分別放入質量相等、溶質質量分數相同的稀硫酸中，生成氫氣質量（m）隨反應時間（t）的變化曲線如圖所示，請回答下列問題．
（1）寫出鋅與稀硫酸反應的化學方程式

 

．該反應的基本類型為

 

反應；
（2）對于該圖象的理解，下列說法正確的是

 

（填序號）．
①A表示鋅和稀硫酸的反應曲線          ②反應結束后兩種金屬一定都有剩余
③反應結束后稀硫酸都沒有剩余         ④反應結束后消耗兩種金屬的質量相等
⑤反應結束后所得溶液質量相等．
（3）某化學小組用一定量AgNO₃和Cu（NO₃）₂混合溶液進行了如圖實驗，并對溶液A和固體B的成分進行了分析和實驗探究．
【提出問題】溶液A中的溶質可能有哪些？
【作出猜想】①只有Zn（NO₃）₂  ②Zn （NO₃）₂、AgNO₃  ③Zn （NO₃）₂、Cu（NO₃）₂
④Zn （NO₃）₂、AgNO₃、Cu（NO₃）₂
【交流討論】不合理的猜想是

 

（填標號），其理由是

 

．
【實驗探究】若猜想①成立，通過以下實驗可確定固體B的成分，請將下表填寫完整．

實驗步驟	現象	有關反應的化學方程式
取少量固體B，滴加	有氣泡產生

Answer 1

考點：金屬的化學性質,反應類型的判定,書寫化學方程式、文字表達式、電離方程式

專題：金屬與金屬材料

分析：（1）根據鋅與硫酸反應原理書寫方程式，并依據反應特點判斷反應類型；
（2）由已知：“等質量的鋅粉和鐵粉，分別放入質量相等、溶質質量分數相同的稀硫酸充分反應”：
①鋅的活動性比鐵的活動性強，等質量的金屬，鋅反應的時間短；
②由圖示可知：生成的氫氣的質量相等，所以硫酸均反應完；由方程式分析，二者反應結束后，可能金屬都有剩余，也可能鋅恰好反應完，鐵有剩余；
③由圖示可知：生成的氫氣的質量相等，所以硫酸均反應完；
④由方程式分析可知：“如果”相等質量的鐵和鋅與硫酸反應，鐵生成氫氣多．
⑤因為“等質量的鋅粉和鐵粉，分別放入質量相等、溶質質量分數相同的稀硫酸充分反應”，所以反應物的總質量相等；依據質量守恒定律，反應后溶液的質量=反應前的總質量-氣體的質量-不溶物的質量，圖示中生成氫氣的質量相等，但剩余的不溶物的質量不同，所以反應結束后所得溶液質量不相等．
（3）根據金屬活動性順序及其運用分析．排在氫之前的金屬可與稀鹽酸或稀硫酸反應產生氫氣，排在前面的金屬（除鉀、鈣、鈉外）可將排在后面的金屬從其鹽溶液中置換出來．

解答：解：
（1）鋅與硫酸反應生成硫酸鋅和氫氣，方程式是：Zn+H₂SO₄═ZnSO₄+H₂↑；該反應由一種單質和化合物反應生成另一種單質和化合物，符合置換反應的特點，屬于置換反應；
故答案為：Zn+H₂SO₄═ZnSO₄+H₂↑；置換；
（2）由已知：“等質量的鋅粉和鐵粉，分別放入質量相等、溶質質量分數相同的稀硫酸充分反應”進行分析：
①鋅的活動性比鐵的活動性強，所以等質量的金屬，鋅反應的時間短，正確；
②由圖示可知：生成的氫氣的質量相等，所以硫酸均反應完；由化學方程式分析：Zn+H₂SO₄═ZnSO₄+H₂↑，Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑可知：如果鋅恰好反應，則鐵有剩余；故錯誤；
③置換反應是金屬置換酸中的氫元素，所以若生成的氫氣的質量相等，硫酸均反應完；故正確；
④根據化學方程式Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑，可知每56g鐵生成2g氫氣，根據化學方程式Zn+H₂SO₄═ZnSO₄+H₂↑，可知每65g鋅反應生成2g氫氣；所以若是相等質量的鐵和鋅與硫酸反應，鐵生成氫氣多，而不會相等，故錯誤；
⑤因為“等質量的鋅粉和鐵粉，分別放入質量相等、溶質質量分數相同的稀硫酸充分反應”，所以反應物的總質量相等；依據質量守恒定律，反應后溶液的質量=反應前的總質量-氣體的質量-不溶物的質量，圖示中生成氫氣的質量相等，但剩余的不溶物的質量不同，所以反應結束后所得溶液質量不相等．故錯誤；
故選：①③．
（3）由金屬活動性順序及其運用可知，向AgNO₃和Cu（NO₃）₂混合溶液中加入鋅粉，Zn應先與AgNO₃反應后與Cu（NO₃）₂反應．由于鋅粉量的不同，溶液A中的溶質不同．當鋅的量過量時，溶液中的溶質只有Zn（NO₃）₂；當鋅的量不足恰好把溶液中的AgNO₃反應完全時，溶質只有Zn（NO₃）₂和Cu（NO₃）₂；當AgNO₃有剩余時，溶液中的溶質是：Zn（NO₃）₂、AgNO₃、Cu（NO₃）₂．
由以上分析可知：
【交流討論】不合理的猜想是②，其理由是不合理，Zn應先與AgNO₃反應后與Cu（NO₃）₂反應．
【驗探究】當鋅粉過量時，溶液中的溶質只有Zn（NO₃）₂，固體B中有鋅，當加入酸時有氣泡生成，故下表為：

實驗步驟	現象	有關反應的化學方程式
稀鹽酸（或稀硫酸等）	有氣泡產生	Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑ （或Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑）

故答案為：
（1）Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑； 置換；（2）①③
（3）【交流討論】②，不合理，Zn應先與AgNO₃反應后與Cu（NO₃）₂反應．
【實驗探究】

實驗步驟	現象	有關反應的化學方程式
取少量固體B，滴加 稀鹽酸（或稀硫酸等）	有氣泡產生	Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑ （或Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑）

點評：本題結合圖象對金屬與酸的反應進行了細致的考查，能很好的考查學生對知識的掌握和應用能力，要結合相關知識認真分析．