Question

4．京京同学对金属活动性顺序等知识进行了研究．

（1）根据图1中的实验现象判断，稀盐酸里的A、B、C、D四种金属中，在金属活动性顺序里，位于氢后面的金属是（填字母）D．
（2）将甲、乙两种金属片分别放入硫酸铜溶液中，乙表面析出红色固体，申没有明显现象．判断甲、乙、铜三种金属的活动性由强到弱的顺序为乙＞Cu＞甲．
（3）查阅资料：金属在活动性顺序里的位置越后，其化合物越不稳定，所以它的氧化物越容易被还原．在下列①②中各写一个化学方程式，③中写出还原金屑氧化物的方法．

（4）查阅资料：在金属活动性顺序里，位于氢后面的金属Cu，在常温下虽然不能与稀盐酸、稀硫酸反应，但可以与稀硝酸反应，其化学方程式为：
3Cu+8HNO₃（稀）=3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O
反应生成的NO是无色、难溶于水的气体，在常温下与空气中的O₂迅速化合生成N0₂，N0₂是红棕色、有刺激性气味的有毒气体．
用图2所示实验装置进行实验，可以证明铜与稀硝酸反应生成的气体是NO．
①检查装置的气密性：关闭弹簧夹，将干燥管放人带有水的烧杯中，若观察到若干燥管内的液（水）面比烧杯内的液（水）面低，且过一段时间后干燥管内的液（水）面保持不变，则表明该装置的气密性良好．
②按如图2所示进行实验：打开弹簧夹，用注射器慢慢抽取干燥管内的气体，稀硝酸沿着干燥管慢慢上升，直到充满干燥管，停止抽拉注射器，关闭弹簧夹，观察干燥管内的现象：铜片表面有气泡产生，铜片溶解，溶液由无色变成蓝色，液面下降．
反应停止后，打开弹簧夹，用注射器抽取千燥管内的气体（事先已将注射器内原有的气体推出），关闭弹簧夹后取下注射器，并抽取一定量的空气，观察到气体变为红棕色．
③上述实验完成后，用足量NaOH溶液将气体吸收，其目的是防止污染空气
④图3是NO₂气体和空气混合的实验示意图，观察图中A、B、D的表示方法，在C处  画出相应的气体组成的粒子示意图．
⑤在3.84g Cu中加入100g稀HNO₃溶液，如恰好完全反应，计算生成NO的质量（化学方程式见上）和反应前稀HNO₃溶液中溶质的质量分数． （请写出计算过程）

Answer 1

分析 （1）在金属活动性顺序里，位于氢后面的金属是不能与酸发生反应；
（2）分析题中信息可知：甲不能与硫酸铜反应，而乙能置换出铜；
（3）利用题中信息：金属在活动性顺序里的位置越后，其化合物越不稳定，所以它的氧化物越容易被还原，选取合适的金属氧化物写出符合反应要求的化学方程式；
（4）①装置不漏气，干燥管放入溶液中溶液不能大量进入；
②使稀硝酸充满干燥管，以确保管内不残留有空气；铜片与稀硝酸发生反应，放出气体，溶液变成蓝色硫酸铜溶液；
③氮的氧化物都是有毒气体，应避免造成空气污染；
④移走玻璃片，气体分子不断运动，两瓶气体相互扩散；
⑤根据反应的化学方程式，由反应消耗铜的质量计算生成NO的质量和消耗硝酸的质量，再利用溶质的质量分数计算公式，求出反应前稀HNO₃溶液中溶质的质量分数．

解答 解：（1）图中金属D表面无气泡产生，不能与酸发生反应；
故答案为：D；
（2）放入硫酸铜溶液中，乙表面析出红色固体，甲没有明显现象，说明甲的活动性不如铜强，而乙的活动性比铜强；
故答案为：乙＞Cu＞甲；
（3）①氧化汞受热分解生成汞和氧气；
故答案为：2HgO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Hg+O₂↑；
②单质碳在高温条件下可与氧化铜反应生成铜和二氧化碳；
故答案为：C+2CuO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Cu+CO₂↑；
③反应物铝为金属单质，反应后生成氧化铝；可看成金属铝还原氧化铁生成氧化铝和铁；则还原方法可概括为：用一种金属还原金属氧化物；
故答案为：用一种金属还原金属氧化物；
（4）①烧杯内液体不能较多进入干燥管，可说明装置气密性良好；即观察到：干燥管内的液面比烧杯内的液面低，且过一段时间后干燥管内的液面保持不变；
故答案为：若干燥管内的液（水）面比烧杯内的液（水）面低，且过一段时间后干燥管内的液（水）面保持不变；
②为排尽管内空气，应使稀硝酸充满干燥管；进入管内的稀硝酸与铜反应，放出气体，溶液逐渐变成蓝色，在气体不断产生时，管内液面下降；
故答案为：充满干燥管；铜片表面有气泡产生，铜片溶解，溶液由无色变成蓝色，液面下降；
③得用氢氧化钠吸收有毒的气体，防止造成空气污染；
故答案为：防止污染空气；
④由于气体分子不断运动，气体相互扩散而均匀混合，因此C、D两瓶内粒子基本相同，C瓶内粒子图应与D一致；
故答案为：；
⑤设生成NO的质量为x，稀硝酸中溶质的质量为y
3Cu+8HNO₃═3Cu（NO₃）₂+2NO+4H₂O
192   504              60
3.84g   y               x
$\frac{192}{3.84g}=\frac{504}{y}=\frac{60}{x}$
y=10.08g  x=1.2g
反应前稀HNO₃溶液中溶质的质量分数=$\frac{10.08g}{100g}$×100%=10.08%
答：生成NO的质量为1.2g，反应前稀HNO₃溶液中溶质的质量分数为10.08%．

点评 本题涉及知识繁杂，解答时应逐题单独分析，不可因出现在一道题中而误将不相关的内容混为一谈．