某校化学研究性学习小组欲设计实验验证Fe、Cu的金属活动性,他们提出了以下两种方案.请你帮助他们完成有关实验项目:

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  • 解题思路:Ⅰ:根据铁与酸的反应分析并写出离子方程式;

    Ⅱ:利用Fe、Cu作电极设计成原电池,因铁比铜活泼,负极为铁,正极为铜,电解质溶液可为酸或铜盐溶液;

    Ⅲ:根据铁、铜之间的置换反应设计.

    方案Ⅰ:铁与稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气,离子方程式为Fe+2H+═Fe2++H2↑,故答案为:Fe+2H+═Fe2++H2↑;

    方案Ⅱ:利用Fe、Cu作电极设计成原电池,因铁比铜活泼,负极为铁,正极为铜,电解质溶液可为酸或铜盐溶液,可设计装置图为

    ,负极铁被氧化生成Fe2+,正极H+被还原生成H2,正极反应为2H++2e-→H2↑,负极反应为

    Fe=Fe2++2e-

    故答案为:

    ;2H++2e-=H2↑;Fe=Fe2++2e-

    方案Ⅲ:根据铁和铜的置换反应设计,设计方法如下:将铁片置于CuSO4溶液中,一段时间后观察Fe表面有红色的金属铜析出,即可以证明金属铁的活泼性强于金属铜的,反应原理为铁和铜离子发生氧化还原反应生成铜和二价铁离子,反应的离子方程式为Fe+Cu2+═Fe2++Cu,

    故答案为:取无锈铁棒插入CuSO4溶液,若铁棒表面覆盖一层铜,说明Fe比Cu活动性强;Fe+Cu2+═Cu+Fe2+

    点评:

    本题考点: 原电池和电解池的工作原理.

    考点点评: 本题以原电池工作原理为载体判断金属的活泼性,注意在原电池中不能仅仅根据电极的正负极判断金属的活泼性,如:在Mg-Al-NaOH溶液组成的原电池中,镁的金属性大于铝,但镁作正极,铝作负极,题目难度不大.