《2025年点石成金金牌夺冠九年级化学全一册人教版辽宁专版》

12. 科学探究与实践金属活动性顺序及回收利用(10分)某实验小组同学在学习金属活动性顺序后，想要探究锰、锌、铜三种金属的活动性顺序，请你参与他们的实验探究。
【实验目的】探究锰、锌、铜三种金属的活动性顺序。
【询问老师】锰在溶液中以$\mathrm{Mn^{2+}}$形式存在，溶液颜色通常为浅肉色。
【设计并进行实验】

【实验结论】锰、锌、铜三种金属的活动性顺序是$\mathrm{Mn＞Zn＞Cu}$。
【回收利用】该兴趣小组的同学从实验室收集了一桶含有$\mathrm{ZnSO_4}$、$\mathrm{CuSO_4}$的废液，他们想从中回收金属铜和硫酸锌晶体，设计实验方案如图1所示：

(1)操作Ⅰ中所需的玻璃仪器有漏斗、玻璃棒、烧杯。
(2)甲同学认为金属X是$\mathrm{Zn}$，乙同学认为金属X是$\mathrm{Mn}$，你认为甲同学的意见是正确的，理由是若金属X是Mn，Mn能将ZnSO₄和CuSO₄中的Zn和Cu置换出来，导致滤液中引入MnSO₄杂质，结晶后不能得到纯净的ZnSO₄。
(3)操作Ⅱ中加入适量稀硫酸的目的是除去金属混合物中的Zn，发生反应的化学方程式为Zn+H₂SO₄→ZnSO₄+H₂↑。
(4)根据流程图中的数据计算，金属混合物中$\mathrm{Zn}$的质量为3.5g。

【实验拓展】小红同学将$\mathrm{Mn}$、$\mathrm{Zn}$分别放入等质量、等浓度的稀盐酸中，测得产生氢气的质量与反应时间的关系如图2所示。下列说法不正确的是B（填字母序号）。
A. 曲线a表示$\mathrm{Mn}$与稀盐酸反应
B. 稀盐酸最终有剩余
C. 参与反应的$\mathrm{Mn}$与$\mathrm{Zn}$的质量比为11:13

答案： 12.(每空1分)
【设计并进行实验】①有红色固体析出，溶液由蓝色变为无色
②有黑色固体析出，溶液由无色变为浅肉色 $\mathrm{Mn}+\mathrm{ZnSO}_4\longrightarrow\mathrm{MnSO}_4+\mathrm{Zn}$
【回收利用】
(1)漏斗、玻璃棒、烧杯
(2)甲 若金属X是$\mathrm{Mn}$，$\mathrm{Mn}$能将$\mathrm{ZnSO}_4$和$\mathrm{CuSO}_4$中的$\mathrm{Zn}$和$\mathrm{Cu}$置换出来，导致滤液中引入$\mathrm{MnSO}_4$杂质，结晶后不能得到纯净的$\mathrm{ZnSO}_4$
(3)除去金属混合物中的$\mathrm{Zn}$
$\mathrm{Zn}+\mathrm{H}_2\mathrm{SO}_4\longrightarrow\mathrm{ZnSO}_4+\mathrm{H}_2\uparrow$
(4)3.5
【实验拓展】B
【解析】【设计并进行实验】②由实验结论可知，金属活动性：$\mathrm{Mn}＞\mathrm{Zn}$，则$\mathrm{Mn}$能把$\mathrm{Zn}$从其化合物溶液中置换出来。
【回收利用】
(4)设参加反应的$\mathrm{Zn}$的质量为$x$。
$\mathrm{Zn}+\mathrm{CuSO}_4\longrightarrow\mathrm{ZnSO}_4+\mathrm{Cu}$
65 63.5
$x$ 6.35g
$\frac{65}{63.5}=\frac{x}{6.35g}$ $x=6.5g$
金属混合物中$\mathrm{Zn}$的质量为$10g - 6.5g = 3.5g$。
【实验拓展】每55份质量的$\mathrm{Mn}$与稀盐酸反应，会产生2份质量的$\mathrm{H}_2$，每65份质量的$\mathrm{Zn}$与稀盐酸反应，会产生2份质量的$\mathrm{H}_2$，即产生相同质量的$\mathrm{H}_2$，消耗$\mathrm{Mn}$的质量更少。由图像可知，产生相同质量的$\mathrm{H}_2$，曲线a消耗金属的质量更少，即曲线a表示$\mathrm{Mn}$与稀盐酸反应，故A正确；随着金属质量的增加，最终产生氢气的质量不变，说明稀盐酸已经反应完全，参加反应的$\mathrm{Mn}$与$\mathrm{Zn}$的质量比为55:65 = 11:13，故B错误、C正确。