Question

某同學從《化學教育》雜志中得知：冶金工業可用金屬單質與某種金屬氧化物反應的原理來制備另一種金屬單質．
【提出假設】金屬都能用上述原理進行相互間制備．
【查閱資料】（1）大多數金屬氧化物都能與鹽酸反應．
（2）下表列出的是一些物質溶于水后的水溶液的顏色．

物質名稱	氯化鋁	氯化鐵	氯化銅
水溶液顏色	無色	黃色	藍綠色

【實驗過程及現象】（以下各組物質均能恰好完全反應）

實驗組別		Ⅰ	Ⅱ	Ⅲ	Ⅳ	Ⅴ	Ⅵ	Ⅶ
藥品	金屬單質	Al	Mg	Zn	Fe	Zn	Al	Cu
	氧化物	CuO	CuO	CuO	CuO	Fe2O3	Fe2O3	Fe2O3
實驗現象	取上述粉末狀的混合物于密閉試管中高溫加熱	爆炸	爆炸	變紅	變紅	變黑	變黑	無變化
	冷卻后，向上述反應后的固體中加入足量的稀鹽酸	--	--	固體部分溶解，水溶液呈無色	固體部分溶解，水溶液呈黃色	固體全部溶解，有氣體放出，水溶液呈淺綠色	？	--

根據表格內容，回答下列問題：
（1）寫出VI中畫“？”的實驗現象

 

．
（2）結合V中的所有實驗現象，寫出其中的兩個反應的化學方程式

 

．
（3）從I～IV的實驗中，可發現的規律是

 

．
（4）冶煉金屬除需要“高溫”外，還需遵循的規律是

 

．

Answer 1

分析：（1）根據高溫加熱時的實驗現象，推斷高溫加熱后所得固體物質的成分，由固體成分推斷固體物質與鹽酸反應時可能觀察到的現象；
（2）根據V中與鹽酸反應的實驗現象可推斷固體物質中含有鐵，其中鐵則是由鋅與氧化鐵在高溫下反應的產物，生成的鐵與鹽酸反應使溶液呈淺綠色，寫出反應的化學方程式；
（3）實驗I～IV分別用鋁、鎂、鋅、鐵與氧化銅在高溫下反應，根據反應的現象可發現隨金屬活動性增強，反應程度也有很大不同；
（4）從實驗記錄中所發生的反應及不能發生的反應的對比，可歸納出冶煉金屬需要滿足的條件類似于金屬與鹽的反應．

解答：解：（1）高溫時，鋁與氧化鐵出現變黑現象，可推斷此時固體中為鐵粉與氧化鋁，鐵粉能與鹽酸反應生成呈淺綠色的氯化亞鐵溶液并放出氫氣，氧化鋁也能與鹽酸反應形成無色氯化鋁溶液，因此可觀察到固體全部溶解且有氣體放出，最后溶液變淺綠色；
（2）鋅與氧化鐵在高溫下生成鐵與氧化鋅，反應的化學方程式為3Zn+Fe₂O₃

高溫  .

3ZnO+2Fe；反應后固體中鐵與鹽酸反應生成氯化亞鐵和氫氣、氧化鋅與鹽酸反應生成氯化鋅和水，反應的化學方程為Fe+2HCl=FeCl₂+H₂↑、ZnO+2HCl=ZnCl₂+H₂O；
（3）根據金屬活動性強弱關系鎂＞鋁＞鋅＞鐵，以及高溫下與氧化銅反應的現象，可發現金屬活動性強反應則劇烈，活動性弱反應則平緩；
（4）根據金屬與金屬氧化物所發生的反應可得到，活動性強的金屬能奪取活動性弱的金屬氧化物中的氧而得到活動性弱的金屬的單質，因此，可歸納出冶煉金屬除需要“高溫”外，還需遵循的規律是：一種金屬能在高溫下奪取另一種比它弱的金屬氧化物中的氧，能夠將另一種金屬冶煉出來；
故答案為：
（1）固體全部溶解，有氣體放出，水溶液呈淺綠色．
（2）3Zn+Fe₂O₃

高溫  .

3ZnO+2Fe（ZnO+2HCl=ZnCl₂+H₂O），Fe+2HCl=FeCl₂+H₂↑．
（3）金屬活動性強弱程度不同，反應的劇烈程度不同．
（4）一種金屬能在高溫下奪取另一種比它弱的金屬氧化物中的氧，能夠將另一種金屬冶煉出來．

點評：與金屬相關的變化都與金屬活動性有關，因此在分析涉及金屬的反應或變化規律時，注意與金屬活動以性相對比，易于發現規律．