Question

某興趣小組的同學為探究鐵（Fe）、錳（Mn）和銅（Cu）三種金屬的活動性順序，進行下列探究．
（1）同學們將大小相同的三種金屬分別放人等質量、等溶質的質量分數的稀硫酸中，發現錳表面冒出氣泡的速率比鐵快，而銅表面無現象．請將三種金屬的元素符號填入下表：

（2）興趣小組的同學從實驗室中收集了一桶含有FeSO₄、CusO₄的廢液．他們想從中回收金屬銅和硫酸亞鐵晶體，設計了如下方案：

①甲同學提出X可以是鐵，乙同學則認為X可以是錳，你認為______ （選填“甲”或“乙”）同學的意見是正確的，理由是______．
②圖中“金屬混合物”的成分是______．
③步驟Ⅱ中加入過量稀硫酸的目的是______．其中發生反應的化學方程式為______．

Answer 1

解：（1）金屬錳鐵銅金屬活動的順序的探究，題目給予的實驗方案是分別加入到相同質量和質量分數的硫酸溶液中，并且告訴實驗現象時錳產生氣泡的速度比鐵快，說明兩者都比H活潑，且由于錳反應更快，所以錳比鐵更活潑．而銅不反應，證明H＞Cu．三種金屬和氫元素之間的位置關系就是：Mn＞Fe＞H＞Cu．
（2）要想從硫酸亞鐵和硫酸銅的廢液回收銅和硫酸亞鐵晶體，首先要將硫酸銅除去，這就是要先除雜．而除雜的基本原則就是除去雜質，而不能引入的新的雜質．所以在將硫酸銅轉化為銅的而過程中加入的藥品一定要和硫酸亞鐵有關，也就是要使用鐵單質來實現該轉化．很多同學容易受到上面金屬活動探究的影響，認為錳也能夠將硫酸銅轉化為銅．但是不可以用來除去雜質硫酸銅，因為引入了MnSO₄雜質．同時為了將雜質盡可能完全除去，加入的藥品就要適當過量，因此金屬混合物中含有鐵和銅，所以步驟Ⅱ中加入過量稀硫酸的目的是完全除去混合物中的鐵．其中發生反應的化學方程式為 Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑．
故答案為：
（1）Mn、Fe、Cu；
（2）①甲；用錳會引入新的雜質；②鐵和銅；
③完全除去混合物中的鐵； Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑
分析：（1）題目對金屬錳鐵銅的金屬活動性的探究是通過與相同的硫酸反應來實現的，在實驗中要先區分是否反應，之后對能夠反應的注意反應速率的對比，最后獲得結論．
（2）對于硫酸亞鐵和硫酸銅溶液回收銅和硫酸亞鐵，很容易受到上面錳鐵銅實驗的干擾，很容易認為錳可以用于該實驗．這時就要考慮我們的實驗目的，是要除去硫酸亞鐵中硫酸銅雜質，在除雜時要注意“除去雜質，不引入新的雜質”的原則．
點評：同學們要會利用金屬活動順序表設計實驗，去驗證金屬的活動性強弱．氫前邊的金屬會與稀硫酸、鹽酸反應，但氫后邊的金屬不會與稀硫酸、鹽酸反應，前邊的金屬會把后邊的金屬從其鹽溶液中置換出來．