Question

20．某兴趣小组对物质的性质和成分进行相关探究．
（1）常见金属活动性顺序如图1，填写相应的元素符号：

某同学用硫酸铜溶液把“把铁刀变成铜刀”，其反应的化学方程式为Fe+CuSO₄=FeSO₄+Cu，该反应的基本反应类型为置换反应．
（2）将一定质量的锌粒投入含有Cu（NO₃）₂和Fe（NO₃）₂的混合溶液中，充分反应后过滤，则滤渣中一定含有Zn（NO₃）₂，可能含有Cu（NO₃）₂、Fe（NO₃）₂．
（3）将等质量的镁、铁、锌三种金属分別放入三份溶质质量分数相等的稀盐酸中．生成H₂的质量与反应时间的关系如图2所示．金属X是Mg（填化学式，下同），反应后可能已经反应完的金属是Fe，-定有剩余的金属是Mg
（4）兴趣小组同学用氧化铜与足量的炭粉利用图3所示装置进行实验，对生成气体的成分进行探究．

【提出问题】生成的气体中是否含有一氧化碳？
【实验与讨论】
①打开K，缓缓通入干燥的氮气一段时间，
②关闭K，加热至一定温度使之反应，用气囊收集气体样品．
③除去气体样品中的二氧化碳，并将剩余气体收集在集气瓶中，图4装置中最为合理的是d．（填字母）．（注：氢氧化钠能与CO₂反应，但不能与CO反应，CO₂的密度约1.5g/l，CO的密度约为1.25g/l）

【实验求证】
将除尽二氧化碳后的气体样品干燥，仍然用图甲所示的装置进行实验，A中的固体应选用CuO，B中溶液为澄清石灰水，若A中黑色固体出现了红色，B中澄清石灰水变浑浊，可说明气体样品中含有一氧化碳．
【实验反思】
经过一系列的实验后测得集气瓶中液体里含碳元素0.24g，量筒中液体的读数为96ml，则反应时消耗氧化铜的质量为3.55g．

Answer 1

分析 （1）根据铁与硫酸铜的反应分析回答；
（2）根据金属远洋的反应分析回答；
（3）根据三种金属和酸反应生成氢气，结合化学方程式中的数据进行分析；（
（4）【实验与讨论】观察装置的特点，分析除去气体样品中的二氧化碳，并将剩余气体收集在集气瓶中的最为合理装置．
【实验求证】根据实验的目的，分析A中应加入的固体、实验的现象等．
【实验反思】根据氧元素质量守恒分析分析．

解答 解：（1）某同学用硫酸铜溶液把“把铁刀变成铜刀”，其反应的化学方程式为Fe+CuSO₄=FeSO₄+Cu，该反应的基本反应类型为置换反应．
（2）将一定质量的锌粒投入含有Cu（NO₃）₂和Fe（NO₃）₂的混合溶液中，锌首先与硝酸铜反应生成了硝酸锌和铜，当反应完成后再与硝酸亚铁反应生成了硝酸锌和铁，由于锌的质量不确定，所以充分反应后过滤，则滤渣中一定含有Zn（NO₃）₂，可能含有Cu（NO₃）₂、Fe（NO₃）₂．
（3）24份质量的镁会生成2份质量的氢气，56份质量的铁会生成2份质量的氢气，65份质量的锌会生成2份质量的氢气，结合图象可知，金属X是Mg，反应后可能已经反应完的金属是Zn、Fe，-定有剩余的金属是Mg．
（4）【实验与讨论】除去气体样品中的二氧化碳，应将气体通入到氢氧化钠溶液中，由于一氧化碳的密度小于水的密度，可通过右边长导管将氢氧化钠排出，将气体收集在集气瓶中，所以，最为合理装置是d；
【实验求证】为了验证生成的气体中是否含有一氧化碳，A中应加入的固体是氧化铜，实验的现象是B中澄清石灰水浑浊，可说明气体样品中含有一氧化碳等．
【实验反思】由于二氧化碳与氢氧化钠反应，则集气瓶中液体里含碳元素0.24g即的二氧化碳中含有碳元素的质量为0.24g，在二氧化碳中碳、氧元素的质量比为3：8，二氧化碳中氧元素的质量为：0.24g×$\frac{8}{3}$=0.64g；量筒中液体的读数为96ml，即一氧化碳的体积为96ml=0.096L，一氧化碳的质量为：0.096L×1.25g/L
=0.12g，一氧化碳中氧元素的质量为：0.12g×$\frac{16}{28}$≈0.07g．则氧化铜中氧元素的质量为：0.64g+0.07g=0.71g，氧化铜的质量为：（0.71g÷$\frac{16}{80}$≈3.55g
故答为：
（1）Fe+CuSO₄=FeSO₄+Cu，置换反应；（2）Zn（NO₃）₂，Cu（NO₃）₂、Fe（NO₃）₂；（3）Mg，Fe，Mg；（4）d，CuO，变浑浊，3.55g．

点评 本题考查的知识点较多，难度较大，应加强基础知识的学习有利于解答本类题．