金屬活動性“流程式”探究

□張艷麗

金屬活動性“流程式”探究

□張艷麗

在2015年中考命題中，多地將金屬活動性順序相關(guān)問題的考查與工業(yè)生產(chǎn)流程或?qū)嶒炘O(shè)計流程相結(jié)合，使考生深切感受到化學(xué)知識在生產(chǎn)生活中的具體應(yīng)用，從而增強了同學(xué)們學(xué)習(xí)化學(xué)知識的使命感.解答此類“流程式”探究題，技巧性很強，既要掌握反應(yīng)的基本原理，又要注意從流程示意圖中理清題目提供的條件，結(jié)合問題尋找解決問題的方法.

一、“實驗設(shè)計流程式”探究

例1（2015·大連）某合金由鋁、鐵、銅3種金屬組成，現(xiàn)要測定一定質(zhì)量該合金粉末中鋁的質(zhì)量，設(shè)計以下流程并進行實驗.

（1）通過以上實驗也可驗證3種金屬的活動性順序，請寫出判斷依據(jù).

（2）為什么要向合金粉末中加入適量的稀硫酸？

（3）為達到實驗?zāi)康?，需要稱量上述流程中哪些物質(zhì)的質(zhì)量？如何確定鋁的質(zhì)量？

解析：根據(jù)“在金屬活動順序中，氫前面的金屬能與酸反應(yīng)，氫的后面的金屬不能與酸反應(yīng)”，“活潑的金屬能把不活潑的金屬從其化合物溶液中置換出來”等基本反應(yīng)原理，分析實驗過程中發(fā)生的反應(yīng)及試劑的作用，并利用化學(xué)方程式進行計算.

（1）根據(jù)金屬的活潑性順序：鋁>鐵>氫>銅，所以向3種金屬混合物中加入稀硫酸，鋁、鐵能夠反應(yīng)產(chǎn)生硫酸鋁和硫酸亞鐵，而銅不反應(yīng)，得到的濾液再加入過量的鋁，鋁又和硫酸亞鐵反應(yīng)產(chǎn)生硫酸鋁和鐵，由此說明鐵的活動性比鐵強，且位于氫前面，而銅位于氫后面，因此可以驗證3種金屬的活動性順序.

（2）加入適量的稀硫酸可以把鋁和鐵都溶解.

（3）要測定混合物中鋁的質(zhì)量，需要知道混合物的質(zhì)量、分離出銅和鐵的質(zhì)量，剩下的為鋁，因此需要測量的量有：稱量步驟①中的銅的質(zhì)量、步驟②中加入鋁粉的質(zhì)量（假設(shè)為a），和鐵鋁混合物的質(zhì)量（假設(shè)為b）；鐵的質(zhì)量可以通過鋁和硫酸亞鐵的反應(yīng)關(guān)系進行計算.

答案：見以上解析

點撥：解答此類“實驗流程式”探究題的關(guān)鍵是要熟記金屬活動性順序及其應(yīng)用，以及與之相關(guān)的單質(zhì)、氧化物、酸的性質(zhì)等知識；根據(jù)題目所給的實驗流程圖，結(jié)合所學(xué)的知識和技能，細致閱讀，厘清題意，重點找出解題所需的“信息”；將“問題”和“信息”相聯(lián)系，搭建兩者之間的“橋梁”，即可得到答案.

二、“工業(yè)生產(chǎn)流程式”探究

例2（2015·揭陽）某金屬冶煉廠的工業(yè)廢渣中含有泥沙和某些單質(zhì)，其中單質(zhì)含有銅、鋅和少部分硫.現(xiàn)欲回收銅和鋅，并對硫進行處理，主要流程如下圖所示：

（1）在廢氣A中，一定含有的有害氣體是（填化學(xué)式）；操作①的操作名稱是_________.

（2）溶液D中含有的溶質(zhì)是_________（填化學(xué)式）.

（3）寫出加入Zn后發(fā)生的化學(xué)方程式（寫出其中之一即可）_________.

解析：（1）由于工業(yè)廢渣中含有單質(zhì)硫，在燃燒時生成了二氧化硫，所以，在廢氣A中一定含有的有害氣體是SO2；由于操作①是將固液分離，所以操作名稱是過濾.

（2）由題意可知，在足量的空氣中加熱時，銅、鋅與氧氣反應(yīng)分別生成了氧化銅和氧化鋅，再加入過量的稀硫酸后，分別與稀硫酸反應(yīng)生成了硫酸鋅、硫酸銅，所以，溶液D中含有的溶質(zhì)是ZnSO4、CuSO4和H2SO4.

（3）由于溶液中含有CuSO4和H2SO4，在加入鋅時，能分別與鋅反應(yīng)，所以發(fā)生反應(yīng)的方程式為SO4.

答案：（1）SO2；過濾（2）ZnSO4、CuSO4和H2SO4

點撥：本題主要考查的知識點有金屬的性質(zhì)、化學(xué)方程式的書寫，也包括對物質(zhì)分離與提純的技能考查，解決的重點是依據(jù)金屬活動性順序及生產(chǎn)的目的，對每一個生產(chǎn)流程所發(fā)生的反應(yīng)作出詳細的分析與判斷.

在解答“流程式”探究題時，為了提高答題的準(zhǔn)確率，除了掌握金屬活動性順序等基本知識和原理外，我們還要注意以下幾個方面：

1.明確實驗?zāi)康?從題干中獲取有用信息，了解生產(chǎn)什么產(chǎn)品，產(chǎn)品的性質(zhì)等.只有知道了實驗?zāi)康?，才能非常清楚地知道整個流程的意義所在.

2.弄清反應(yīng)原理，分清主產(chǎn)品和副產(chǎn)品.分析流程中的每一步驟，從幾個方面來理順?biāo)悸罚海?）反應(yīng)物是什么？（2）發(fā)生了什么反應(yīng)？（3）該反應(yīng)生成了什么物質(zhì)（產(chǎn)品），哪是主產(chǎn)品，哪是副產(chǎn)品，什么物質(zhì)得到“循環(huán)利用”？可根據(jù)“主線主產(chǎn)品，分支副產(chǎn)品，回頭為循環(huán)”來作出判斷.

3.如果有副產(chǎn)品，還需要考慮如何進行分離和提純等，主要的操作有結(jié)晶、過濾、蒸發(fā)等.

4.有時候可能還會涉及到生產(chǎn)效益問題.如原料來源是否廣泛、是否可再生、是否節(jié)能，對設(shè)備的要求，注意環(huán)保（從綠色化學(xué)方面作答）等.抓住一個關(guān)鍵點：一切反應(yīng)或操作都是為獲得產(chǎn)品來服務(wù)的.