Question

某研究性學(xué)習(xí)小組在綜合實(shí)踐活動(dòng)中對(duì)某化工廠化驗(yàn)室排出的廢水感興趣，并對(duì)其進(jìn)行了探究．
【調(diào)查獲悉】廢水中含有硝酸亞鐵、硝酸銀．
【查閱資料】含硝酸亞鐵的溶液呈淺綠色．
【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹刻骄坑娩\從廢水中最大程度地回收金屬銀的方法；探究鋅和廢水中硝酸亞鐵、硝酸銀的反應(yīng)順序．
【實(shí)驗(yàn)用品】廢水、所需化學(xué)試劑及相關(guān)的儀器、用品．
【設(shè)計(jì)方案】他們?cè)O(shè)計(jì)了如下的實(shí)驗(yàn)方案：
【發(fā)現(xiàn)問題】小組成員分別進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，在得到固體甲的同時(shí)發(fā)現(xiàn)：有些同學(xué)得到無色溶液乙，有些同學(xué)得到深淺不同的淺綠色溶液乙，小丹同學(xué)提出問題：哪種結(jié)果能最大程度地回收金屬銀呢？鋅與廢水中哪種物質(zhì)先反應(yīng)呢？
【討論分析】小軍同學(xué)認(rèn)為：這個(gè)問題必須通過探究溶液乙或固體甲的組成才能回答，此觀點(diǎn)得到了大家的贊同，經(jīng)研究，他們決定探究溶液乙．于是他們分成兩小組，第一組對(duì)無色溶液進(jìn)行探究，第二組對(duì)淺綠色溶液進(jìn)行探究：
（1）首先他們對(duì)溶液乙中的溶質(zhì)作出了多種猜想：
第一組：①溶質(zhì)為 Zn（NO₃）₂   ②溶質(zhì)為Zn（NO₃）₂、AgNO₃
第二組：③溶質(zhì)為Fe（NO₃）₂和

 

  ④溶質(zhì)為Fe（NO₃）₂、

 

和

 

（2）小悅同學(xué)思考后指出：“通過實(shí)驗(yàn)或推理，都能排除第一組同學(xué)提出的猜想②，從而確立猜想①是合理的”，請(qǐng)你敘述其推理過程

 

．
（3）第二組同學(xué)經(jīng)過向不同的淺綠色溶液中加入一種試劑，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象后得出結(jié)論，使③④兩種猜想都得以驗(yàn)證．請(qǐng)你參與到實(shí)驗(yàn)操作過程中并完成下表：

實(shí)驗(yàn)操作	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)論
取少量乙溶液于試管中，   ，觀察．	若   則是   ， 若   則是   ．

【交流后得出結(jié)論】
（4）當(dāng)反應(yīng)后溶液呈無色，溶質(zhì)為

 

或當(dāng)反應(yīng)后溶液呈淺綠色，溶質(zhì)為

 

和

 

時(shí)，能最大程度地回收金屬銀．通過探究，同學(xué)們認(rèn)為：“使用過量的鋅，過濾后得無色溶液”是方便、快捷并確保最大程度地回收金屬銀的一種方法．經(jīng)過觀察和思考，同學(xué)們還得出了 Zn先和廢水中

 

反應(yīng)，再和

 

反應(yīng)的結(jié)論．
【探究后反思】
（5）老師評(píng)價(jià)：這種方法雖然方便、快捷，但也有不足，請(qǐng)你指出它的不足

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：實(shí)驗(yàn)探究物質(zhì)的組成成分以及含量,金屬的化學(xué)性質(zhì),鹽的化學(xué)性質(zhì)

專題：科學(xué)探究

分析：在金屬活動(dòng)性順序中，越靠前的金屬活動(dòng)性越強(qiáng)，只有排在氫前的金屬才可以和稀酸溶液反應(yīng)生成氫氣，只有前面的金屬可以和排在它后面的金屬從鹽溶液中置換出來；一種金屬和含有多種溶質(zhì)的鹽溶液反應(yīng)時(shí)，首先置換那種最不活潑的金屬．

解答：解：（1）由于鋅在鐵和銀的前面，因此無論和誰反應(yīng)都會(huì)有硝酸鋅生成，故答案為：Zn（NO₃）₂，Zn（NO₃）₂、AgNO₃
（2）由于第一組同學(xué)研究的是無色溶液，即溶液中沒有硝酸亞鐵，說明硝酸亞鐵中的鐵元素已經(jīng)全部轉(zhuǎn)化成了金屬鐵，即在濾渣中一定有金屬鐵；而在過濾前，鐵又能和溶液中的硝酸銀反應(yīng)，因此有鐵就不可能有硝酸銀，故答案為：若猜想②成立，說明Fe（NO₃）₂與Zn反應(yīng)生成Fe，而Fe會(huì)與過濾前的溶液中AgNO₃反應(yīng)，即鐵和AgNO₃不可能都有，從而排除猜想②
（3）由于第二組研究的是淺綠色溶液，即溶液中一定含有硝酸亞鐵，但溶液中除了含有硝酸亞鐵外，還一定會(huì)含有新生成的硝酸鋅，因此只要證明是否含有硝酸銀即可，可以選擇一種只能夠和硝酸銀溶液反應(yīng)而且有明顯實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的物質(zhì)就行．故答案為：

實(shí)驗(yàn)操作	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)論
在溶液中插入一根銅絲     滴加幾滴稀鹽酸（或其他氯化物溶液）	銅絲表面無變化，Zn（NO3）2、Fe（NO3）3，銅絲表面有銀白色固體析出，Zn（NO3）2、Fe（NO3）2、AgNO3 溶液無明顯變化，Zn（NO3）2、Fe（NO3）2，溶液中有沉淀生成，Zn（NO3）2、Fe（NO3）2、AgNO3

（4）根據(jù)上述分析可得，溶液為無色溶液時(shí)，溶液中只有硝酸鋅；溶液為淺綠色溶液時(shí)，溶液中有硝酸亞鐵和硝酸鋅；在金屬活動(dòng)性順序中，最活潑的金屬首先和那種和它隔著遠(yuǎn)的金屬的鹽溶液反應(yīng)，故答案為：Zn（NO₃）₂，Zn（NO₃）₂，F(xiàn)e（NO₃）₂，AgNO₃，F(xiàn)e（NO₃）₂
（5）由于加入過量的鋅雖然把銀全部置換出來了，但是置換出來的金屬銀中還混有金屬鐵和鋅，為了得到純凈的銀，還得消耗大量的稀硫酸，而且生成的硫酸亞鐵和硫酸鋅也會(huì)對(duì)環(huán)境造成一定的污染，故答案為：浪費(fèi)一些鋅和稀硫酸，最好能對(duì)亞鐵鹽和鋅鹽進(jìn)行回收利用，又能減少污染（或其他合理答案）
故答案為：
（1）Zn（NO₃）₂，Zn（NO₃）₂和 AgNO₃
（2）若猜想②成立，說明已Fe（NO₃）₂與Zn反應(yīng)生成Fe，而 Fe會(huì)與過濾前的溶液中AgNO₃反應(yīng)，因此Zn先與Fe（NO₃）₂反應(yīng)不可能，從而排除猜想②．                                 
（3）

實(shí)驗(yàn)操作	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)論
取少量乙溶液于試管中，在溶液中插入一根銅絲（或銅片）	若銅絲表面無變化，則溶質(zhì)是Zn（NO3）2、Fe（NO3）2，若銅絲表面有銀白色固體析出，則溶質(zhì)是Zn（NO3）2、Fe（NO3）2、AgNO3
取少量乙溶液于試管中，滴加幾滴稀鹽酸（或其他氯化物溶液）	若溶液無明顯變化，則溶質(zhì)是Zn（NO3）2、Fe（NO3）2，若有白色沉淀生成，則溶質(zhì)是Zn（NO3）2、Fe（NO3）2、AgNO3．

（或其他合理答案）
（4）Zn（NO₃）₂ 或 Zn（NO₃）₂和 Fe（NO₃）₂； AgNO₃，F(xiàn)e（NO₃）₂
（5）浪費(fèi)一些鋅和稀硫酸，最好能對(duì)亞鐵鹽和鋅鹽進(jìn)行回收利用，又能減少污染．（或其他合理答案）

點(diǎn)評(píng)：本題難度較大，主要考查了對(duì)金屬活動(dòng)性順序的應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題、靈活運(yùn)用知識(shí)的能力．