Question

为节省药品和时间，甲、乙、丙三位同学用铜片、锌片、稀硫酸、CuSO₄ 溶液、直流电源、石墨电极、导线、烧杯、试管等中学化学常见的药品和仪器(用品)，通过巧妙的构思，设计了比较铜、锌金属活动性相对强弱的系列实验。试填写下列空白：

(1)甲同学分别将一小片铜片、锌片置于烧杯底部(铜与锌不接触)，向烧杯中小心加入稀硫酸，观察到的现象是

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甲同学的设计思路是______________________________________________。

(2)乙同学接着甲的实验，向烧杯中滴加________溶液，进而观察到的现象是______________________________________________________________。

乙同学作出锌、铜金属活动性相对强弱的结论所依据的原理是________________________________________________________________________。

(3)丙同学使用直流电源、石墨电极组装好电解装置，向乙同学实验后的溶液中补充了必要的试剂________溶液(作为电解液)。反应在调控下随即开始，实验中有关反应的化学方程式为______________________________________。

实验中的明显现象是______________________________________________。

(4)请你再单独设计一个简单的实验(试剂、仪器自选)，探究和证实锌、铜金属活动性的相对强弱(简要说明操作和现象)___________________________________________________________

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Answer 1

解析　从该题的实验目的来看，是要用实验证明锌和铜的金属活动性的相对强弱；从实验方法来看，有与酸反应产生气泡的快慢、构成原电池时负极比正极活泼、置换反应，金属离子在溶液中电解时的现象等。甲同学用两种金属放到酸中观察是否产生气泡或产生气泡的快慢来比较。乙同学在甲同学的基础上，加入CuSO₄溶液观察现象。锌与少量硫酸铜发生置换反应生成的铜附在锌表面形成微型原电池，加快了反应速率，产生气泡的速率加快，说明锌比铜活泼。丙同学在乙同学的基础上运用电解原理，阴极有红色的铜析出说明锌比铜活泼。最后要设计一种方案，可以从氧化还原反应的先后顺序去证明金属的活泼性，即与同种氧化剂接触时，活泼性强的金属先与氧化剂反应，活泼性弱的金属后与氧化剂反应，因此可以将锌、铜分别同时加入到少量浅绿色的氯化亚铁溶液中，加入锌的溶液褪色，说明锌比铜活泼。

答案　(1)锌片上有气泡产生，铜片上无气泡　锌能置换出酸中的氢，而铜不能

(2)CuSO₄　锌片上有红色的铜析出，锌片上产生气泡的速率明显加快　活泼金属可以把不活泼金属从其盐溶液中置换出来(或Zn、Cu、稀硫酸组成原电池，Zn为负极)

(3)CuSO₄　2CuSO₄ ＋ 2H₂O2Cu＋O₂↑＋2H₂SO₄

阴极上有红色的铜析出，阳极附近有气体产生

(4)分别取一小片铜片与锌片置于两支试管中，向试管中加入少量浅绿色的FeCl₂溶液，片刻后，加锌片的试管中溶液的颜色褪去，溶液近乎无色(其他合理答案也可)