Question

2．從石器、青銅器到鐵器時代，金屬的冶煉體現(xiàn)了人類文明的發(fā)展水平．如圖1表示了三種金屬被人類開發(fā)利用的大致年限．

（1）圖1中的三種常用金屬的開發(fā)利用之所以有先后，主要取決于（填選項序號）d．
a．金屬的導電性強弱 b．金屬在地殼中的含量多少 c．金屬的化合價高低 d．金屬的活動性大小
（2）早在西漢成書的《淮南萬畢術(shù)》里，就有“曾青得鐵則化為銅“的記載．曾青又有空青、白青、石膽、膽礬等名稱其實都是天然的硫酸銅．根據(jù)上述反應設計成原電池，請在方框中（圖2）畫出原電池的裝置圖，標出正、負極和電解質(zhì)溶液．
（3）在 A、B 兩試管中分別加入質(zhì)量相同的鐵粉，再分別加入過量同濃度的稀硫酸，同時向 A 試管中加少量硫酸銅．圖3中表示產(chǎn)生氫氣體積與時間關系正確的是d．
（4）現(xiàn)有 1mol Cu、溶質(zhì)均為 1mol 的濃硫酸、稀硫酸和稀硝酸，欲制取最大量硫酸銅，所用反應試劑是銅、稀硫酸、稀硝酸，反應的化學方程式為3Cu+3H₂SO₄+2HNO₃=3CuSO₄+2NO↑+4H₂O．

Answer 1

分析 （1）由圖可以判斷出金屬活動性與開發(fā)利用的先后關系，越不活潑的發(fā)現(xiàn)越早；
（2）原電池的總反應為Fe+Cu²⁺=Fe²⁺+Cu，根據(jù)原電池反應設計原電池，原電池正極材料為較不活潑金屬或非金屬材料，正極上發(fā)生還原反應；
（3）在 A、B 兩試管中分別加入質(zhì)量相同的鐵粉，分別加入過量同濃度的稀H₂SO₄中，同時向A中放入少量的CuSO₄溶液，發(fā)生：Fe+Cu²⁺=Fe²⁺+Cu，形成原電池，反應速率增大，但生成的氫氣少；
（4）銅和濃硫酸需要加熱發(fā)生反應，和稀硫酸不反應，銅和稀硝酸溶液反應，若制備硫酸銅應選擇銅和稀硫酸稀硝酸混合反應．

解答 解：（1）由圖示可以看出金屬的活動性大小與金屬的開發(fā)利用的先后有關，故答案為：d；
（2）原電池的總反應為Fe+Cu²⁺=Fe²⁺+Cu，則該原電池中，F(xiàn)e為負極，負極反應Fe-2e^-=Fe²⁺，Cu（或C）為正極，正極發(fā)生還原反應，電極反應式為Cu²⁺+2e^-=Cu，電解質(zhì)溶液為硫酸銅溶液，則原電池裝置為，
故答案為：；
（3）在 A、B 兩試管中分別加入質(zhì)量相同的鐵粉，分別加入過量同濃度的稀H₂SO₄中，同時向A中放入少量的CuSO₄溶液，發(fā)生的反應為Fe+Cu²⁺=Fe²⁺+Cu，銅-鐵-稀硫酸形成原電池，反應速率增大，反應所用時間少于B，但生成的氫氣少也少于B，圖象應為d．
故答案為：d；
（4）銅和濃硫酸需要加熱發(fā)生反應，和稀硫酸不反應，銅和稀硝酸溶液反應，現(xiàn)有 1mol Cu、溶質(zhì)均為 1mol 的濃硫酸、稀硫酸和稀硝酸，欲制取最大量硫酸銅，所需試劑銅、稀硫酸、稀硝酸，參加反應的稀硝酸全部做氧化劑，3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O，計算可要硝酸根知1mol銅反應需要氫離子2.7mol，需要硝酸根離子$\frac{2}{3}$mol，所以1mol硫酸全部反應，取$\frac{2}{3}$molHNO₃，能使銅和硫酸全部反應，反應的化學方程式為：3Cu+3H₂SO₄+2HNO₃=3CuSO₄+2NO↑+4H₂O，
故答案為：銅、稀硫酸、稀硝酸；3Cu+3H₂SO₄+2HNO₃=3CuSO₄+2NO↑+4H₂O．

點評 本題考查金屬的冶煉、離子方程式書寫、原電池設計和電極反應式書寫、氧化還原反應定量分析判斷，題目難度不大，注意（4）中反應定量關系是解題關鍵．