Question

如图所示，将一个塑料小球放入盛有不饱和硫酸铜溶液的烧杯中，小球漂浮于液面，将足量的铁粉投入到烧杯中，充分反应后，观察到铁粉表面有红色物质析出．已知硫酸铜的溶解度小于硫酸亚铁的溶解度．试回答下列问题．
（1）写有关反应的化学方程式：
（2）反应结束后，若溶液体积变化忽略不计，则塑料小球浸入液体中的体积比原来没有加入铁粉时浸入液体中的体积多．请你解释此现象的原因．
（3）反应结束后，若要在不用外力的情况下使小球上浮，你准备采取的具体方法是．（写出一条即可）

Answer 1

分析：（1）铁和硫酸铜反应生成铜和硫酸亚铁；
（2）结合浮力公式及溶液密度的变化分析小球的沉浮；
（3）根据小球的浮力不变，若要在不用外力的情况下使小球上浮则应该使溶液的密度变大回答．

解答：解：（1）铁和硫酸铜反应生成铜和硫酸亚铁，反应的方程式为：Fe+CuSO₄═FeSO₄+Cu；
（2）由于塑料小球不反应，因此小球受到的浮力（F浮=ρ_液gV_排）不变；而塑料小球浸入液体中的体积比原来没有加入铁粉时浸入液体中的体积多的原因是：反应生成的硫酸亚铁的质量比原来溶液中硫酸铜的质量小，则溶液的质量减小，而溶液的体积不变，所以溶液的密度减小，所以塑料小球排开的液体体积增大，浸入液体中的体积增多．
 （3）根据小球的浮力不变，若要在不用外力的情况下使小球上浮则应该使溶液的密度变大，由于硫酸铜的溶解度小于硫酸亚铁的溶解度，故可以向反应后的溶液中加入硫酸亚铁固体，搅拌使其溶解，增大溶液的密度（或加入食盐等溶解）； 
故答案为：（1）Fe+CuSO₄═FeSO₄+Cu     
（2）因为生成的硫酸亚铁的质量比原来溶液中硫酸铜的质量小，溶液的质量减小；溶液的体积不变，则溶液的密度减小，所以塑料小球排开的液体体积增大，浸入液体中的体积增多；
（3）向反应后的溶液中加入硫酸亚铁固体，搅拌使其溶解即可．

点评：本题是一道理化综合性的题，考查了化学中金属和盐溶液的反应原理和物理中浮力公式的应用，依据化学原理和小球受到的浮力分析即可．