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________。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)______________________________。

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是否产生气泡或产生气泡的快慢来比较。乙同学在甲的基础上，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(其他可行答案也可)