Question

化学兴趣小组的同学们探究用Fe从含Fe₂（SO₄）₃和CuSO₄的溶液中获取金属Cu的原理．请你一起参与探究．
（1）实验依据：金属活动顺序．请在下表对应的方框内填入铁和铜的元素符号．

（2）意外发现：小明将光亮的铁丝插入含Fe₂（SO₄）₃和CuSO₄的废液中，一段时间后取出，意外地发现铁丝表面没有变红．
（3）提出问题：Fe为什么没有从废液中置换出Cu？
（4）提出假设：小丽认为在铁丝表面可能有Cu析出，但被Fe₂（SO₄）₃溶液溶解了．
（5）验证假设：提供的主要实验用品：洁净的铁丝和铜丝各两根，相同体积、相同浓度的Fe₂（SO₄）₃溶液三份[Fe₂（SO₄）₃溶液显黄色]．

实验操作	实验现象和数据	结论
①准确称量洁净的铁丝和铜丝的质量	铁丝质量为ag， 铜丝质量为bg	\
②将铁丝插入Fe2（SO4）3溶液中，一段时间后取出、洗净、干燥、称量	铁丝质量为mg，（m＜a），溶液有黄色变为浅绿色	一定有______生成（填化学式）
③将铜丝插入Fe2（SO4）3溶液中，一段时间后取出、洗净、干燥、称量	铜丝质量为ng（n＜b）	铜______（填“能”或“不能”）与Fe2（SO4）3溶液反应
④另取相同质量、相同粗细的洁净铁丝和铜丝互相缠绕，插入Fe2（SO4）3溶液中，一段时间后取出、洗净、干燥、分别称量铁丝和铜丝的质量	铁丝质量较轻 铜丝质量不变	Fe、Cu共存时______优先与Fe2（SO4）3溶液反应

（6）实验结论：小丽的假设______（选填“成立”或“不成立”），理由是______；
（7）思考与交流：
①兴趣小组的同学们通过对上述实验的分析，找到了用Fe从含Fe₂（SO₄）₃和CuSO₄的溶液中提取金属Cu的关键，并且最终实验获得了成功，其实验成功的关键是：______．并且反应充分．
②已知Fe和Fe₂（SO₄）₃发生化合反应．请按反应顺序写出用Fe从含Fe₂（SO₄）₃和CuSO₄的溶液中获取金属Cu的化学方程式：______；______．

Answer 1

解：（1）熟记金属活动性顺序表，并会写元素符号，故答案为：Fe Cu；
（5）②根据反应后铁丝的质量减少了，并且溶液由黄色变为浅绿色，确定为硫酸亚铁溶液，故答案为：FeSO₄
③将铜丝插入Fe₂（SO₄）₃溶液中，一段时间后取出、洗净、干燥、称量，铜丝质量为ng（n＜b），铜能与Fe₂（SO₄）₃溶液反应，故答案为：能；
④根据实验后的现象“铁丝质量较轻，铜丝质量不变”得知Fe、Cu共存时Fe优先与Fe₂（SO₄）₃溶液反应，故答案为：Fe；
（6）用Fe从含Fe₂（SO₄）₃和CuSO₄的溶液中获取金属Cu，实验过程Fe没有从废液中置换出Cu，小丽认为在铁丝表面可能有Cu析出，但被Fe₂（SO₄）₃溶液溶解了．但是根据实验探究的结果发现Fe、Cu共存时Fe优先与Fe₂（SO₄）₃溶液反应，所以小丽的假设错误的，故答案为：不成立；Fe、Cu共存时Fe优先与Fe₂（SO₄）₃溶液反应；
（7）①根据实验探究的结果，我们得知铁先于硫酸铁溶液反应生成硫酸亚铁，所以只有加入过量的铁才能发生铁与硫酸铜溶液的置换反应，从而生成铜，故答案为：加入过量的铁；
②已知Fe和Fe₂（SO₄）₃发生化合反应，且生成的是浅绿色的溶液；铁与硫酸铜溶液的反应属于置换反应是教材上学过的反应方程式，故答案为：
Fe+Fe₂（SO₄）₃=3FeSO₄ Fe+CuSO₄=FeSO₄+Cu
分析：（1）熟记金属活动性顺序表，铁排在氢的前面，铜排在氢的后面；
（5）②溶液由黄色变为浅绿色，是解题的突破口，得知溶液为硫酸亚铁溶液；
③根据实验现象中固体质量的减少，判断反应是否发生了；
④根据实验后的现象“铁丝质量较轻，铜丝质量不变”进行判断；
（6）实验结论“Fe、Cu共存时Fe优先与Fe₂（SO₄）₃溶液反应”可以反驳小丽的假设；
（7）①铁先于硫酸铁溶液反应生成硫酸亚铁，再与硫酸铜溶液反应生成铜和硫酸亚铁溶液；
②已知Fe和Fe₂（SO₄）₃发生化合反应，且生成的浅绿色溶液；铁与硫酸铜溶液的反应属于置换反应是教材上学过的反应方程式．
点评：本题联系生产实际以实验探究的形式，重在考查金属的化学性质，虽难度稍大，但仍是一道不错的化学题．