Question

某校化學研究性學習小組欲設計實驗驗證Al、Fe、Cu的金屬活動性，他們提出了以下兩種方案．請你幫助他們完成有關實驗項目：
（1）用三種金屬與鹽酸反應的現象來判斷，實驗中除選擇大小相同的金屬片外，還需要控制

鹽酸的濃度

、

溶液的溫度

 相同；若選用一種鹽溶液驗證三種金屬的活潑性，該試劑為

硫酸亞鐵溶液（或其他的亞鐵鹽溶液）

．
（2）①若用Fe、Cu作電極設計成原電池，以確定Fe、Cu的活動性．試在下面方框中畫出原電池裝置圖，標出原電池的電極材料和電解質溶液．
上述裝置中正極反應式為

2H⁺+2e^-=H₂↑或Cu²⁺+2e^-=Cu

．
②某小組同學采用Al、Fe作為電極，只用一個原電池證明三種金屬的活動性，則電解質溶液最好選用

D

．
A.0.5mol?L^-1氯化亞鐵溶液      B.0.5mol?L^-1氯化銅溶液
C.0.5mol?L^-1鹽酸              D.0.5mol?L^-1氯化亞鐵和0.5mol?L^-1氯化銅混合溶液
（3）利用提供的試劑和用品：0.1mol?L^-1鹽酸溶液、0.1mol?L^-1醋酸溶液、0.5mol?L^-1氯化鋁溶液、0.5mol?L^-1氫氧化鈉溶液、PH試紙．
請設計最簡單實驗證明氫氧化鋁為弱堿

取適量的氯化鋁溶液，用pH試紙測其pH值小于7，則證明氫氧化鋁為弱堿

．

Answer 1

分析：（1）用三種金屬與鹽酸反應的現象來判斷金屬的活潑性，實驗中除選擇大小相同的金屬片外，溫度、濃度等外界因素應相同，選擇鹽溶液時利用金屬單質之間的置換反應比較金屬的活潑性；
（2）①原電池中Fe為負極，Cu為正極，則Fe活潑性強，可選硫酸或硫酸銅作電解質；
②Al、Fe作為電極，只用一個原電池證明三種金屬的活動性，由金屬陽離子的得電子能力比較；
（3）測定鹽溶液的pH可知對應的堿的堿性強弱．

解答：解：（1）用三種金屬與鹽酸反應的現象來判斷金屬的活潑性，實驗中除選擇大小相同的金屬片外，溫度、濃度等外界因素應相同，則鹽酸的濃度、溶液的溫度應相同，選擇鹽溶液時利用金屬單質之間的置換反應比較金屬的活潑性，則可選擇硫酸亞鐵溶液（或其他的亞鐵鹽溶液），Al可置換出Fe，而Cu不能，以此可知金屬活潑性為Al＞Fe＞Cu，
故答案為：鹽酸的濃度；溶液的溫度；硫酸亞鐵溶液（或其他的亞鐵鹽溶液）；
（2）①原電池中Fe為負極，Cu為正極，則Fe活潑性強，可選硫酸或硫酸銅作電解質，原電池裝置如右圖，正極反應為2H⁺+2e^-=H₂↑或Cu²⁺+2e^-=Cu，故答案為：2H⁺+2e^-=H₂↑或Cu²⁺+2e^-=Cu；
②Al、Fe作為電極，只用一個原電池證明三種金屬的活動性，由金屬陽離子的得電子能力比較，只有D符合，選D時銅離子先得到電子，然后亞鐵離子得電子，由此可確定金屬的活潑性，故答案為：D；
（3）測定鹽溶液的pH可知對應的堿的堿性強弱，則最簡單的實驗方法為取適量的氯化鋁溶液，用pH試紙測其pH值小于7，則證明氫氧化鋁為弱堿，故答案為：取適量的氯化鋁溶液，用pH試紙測其pH值小于7，則證明氫氧化鋁為弱堿．

點評：本題以金屬活潑性的比較為載體考查原電池，明確金屬的活潑性及原電池的工作原理即可解答，注重基礎知識和學生遷移能力的考查，題目難度中等．