《2025年暑假Happy假日九年级化学人教版》

13. 某研究性学习小组对铁、铜的金属活动性及实验后的废液成分进行探究,设计下列实验。
Ⅰ. 铁、铜的金属活动性比较
| 实验步骤 | 实验现象及结论 |
| --- | --- |
| ① 将铜丝插入盛有 $ 2\ \text{mL} $ 稀硫酸的试管中 | 铜丝无变化,没有发生化学反应 |
| ② 将铁丝插入盛有 $ 2\ \text{mL} $ 稀硫酸的试管中 | 铁丝表面有气泡产生,反应的化学方程式为$Fe + H_{2}SO_{4}=FeSO_{4}+H_{2}\uparrow$ |
| ③ 将铁丝插入盛有 $ 2\ \text{mL} \ \text{CuSO}_4 $ 溶液的试管中 | 铁丝表面有红色物质析出 |
结论:通过上述实验,可知 $ \text{Fe} $ 的金属活动性比 $ \text{Cu} $强(填“强”或“弱”)。
Ⅱ. 将上面①②③实验后的液体收集在一个烧杯中,对该烧杯中的废液成分进行分析。
(1) 甲同学观察到废液呈蓝色,认为废液中一定含有$CuSO_{4}$、$FeSO_{4}$(填化学式)。
(2) 乙同学对废液进行回收,为了将废液中的物质全部转化为 $ \text{FeSO}_4 $,向废液中加入过量的铁粉,待反应完全后,过滤,滤渣的成分为$Fe$、$Cu$(填化学式),滤液经蒸发结晶,可得到硫酸亚铁晶体。

答案： 【解析】：
### Ⅰ. 铁、铜的金属活动性比较
- ②铁与稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，化学方程式为$Fe + H_{2}SO_{4}=FeSO_{4}+H_{2}\uparrow$。
- ③铁能与硫酸铜溶液发生置换反应，生成铜和硫酸亚铁，铜是红色物质，所以铁丝表面有红色物质析出。通过铁能与稀硫酸反应而铜不能，以及铁能置换出硫酸铜中的铜，可知$Fe$的金属活动性比$Cu$强。
### Ⅱ. 废液成分分析
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(1) 甲同学观察到废液呈蓝色，说明溶液中含有铜离子，所以废液中一定含有$CuSO_{4}$和反应生成的$FeSO_{4}$。
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(2) 向废液中加入过量的铁粉，铁会与硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜，由于铁粉过量，所以滤渣的成分为反应生成的$Cu$和剩余的$Fe$。
【答案】：$Fe + H_{2}SO_{4}=FeSO_{4}+H_{2}\uparrow$；红；强；$CuSO_{4}$、$FeSO_{4}$；$Fe$、$Cu$