Question

10．金属与盐溶液发生置换反应时一 般会引起溶液密度变化，科学兴趣小组决定设计实验来验证铁块与硫酸铜反应时溶液密度变化情况．如图1所示，弹簧测力计挂一铜块A，烧杯中盛有硫酸铜溶液B，杯底放入一铁块C．

（1）科学兴趣小组实验设计的原理是，当硫酸铜溶液密度发生变化时，铜块A受到的浮力发生变化，从而引起弹簧测力计示数的变化．该实验方案中，弹簧测力计的示数变化与溶液密度变化之间存在怎样的关系？弹簧测力计的示数随溶液密度的减小而变大．
（2）科学兴趣小组将反应过程中弹簧测力计的示数变化描绘成图，下列各图中正确反映弹簧测力计示数变化的是C．
（3）小科认为该实验方案可以简化，在弹簧测力计下方直接挂一铁块C，观察弹簧测力的示数变化就可知道溶液的密度变化（如图2所示）．你认为小科的设计是否科学，并说明理由：不科学，铁块与硫酸铜反应生成的铜会附在铁块表面，影响弹簧测力计示数．

Answer 1

分析 考虑铁块与硫酸铜反应生成的铜会附在铁块表面，弹簧测力计的示数随溶液密度的变大而减小．

解答 解：（1）“如图1所示，弹簧测力计挂一铜块A，烧杯中盛有硫酸铜溶液B，杯底放入一铁块C”，C为铁块，B为硫酸铜溶液，二者发生反应，其反应的化学方程式为：Fe+CuSO₄=FeSO₄+Cu．由化学方程式可得：每56份质量的铁可置换出64份质量的铜，而溶液的质量则减小，根据ρ_液=$\frac{m}{v}$；由于质量变小，体积不变，故ρ_液变小；根据F_浮=ρ_液gV，由于溶液的密度变小，所以A所受的浮力变小，由于重力变不变，据公式：F=G-F_浮，可知弹簧测力计的示数会变大．
（2）根据F_浮=ρ_液gV，由于溶液的密度变小，所以A所受的浮力变小，由于重力变不变，据公式：F=G-F_浮，可知弹簧测力计的示数会变大．故图中正确反映弹簧测力计示数变化的是A．
（3）小科认为该实验方案可以简化，在弹簧测力计下方直接挂一铁块C，观察弹簧测力的示数变化就可知道溶液的密度变化（如图2所示）．则小科的设计是否科学，理由为：不科学，铁块与硫酸铜反应生成的铜会附在铁块表面，影响弹簧测力计示数．
故答案为：
（1）弹簧测力计的示数随溶液密度的减小而变大；（2）A；
（3）不科学，铁块与硫酸铜反应生成的铜会附在铁块表面，影响弹簧测力计示数．

点评 本题考查的是金属的有关性质，本题以重物所受的力为依托，变相考查了改变外部环境对溶液质量的影响，综合性较强，难度较大，要仔细审题．