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問題的考查與工業生產流程或實驗設計流程相結合，使考生深切感受到化學知識在生產生活中的具體應用，從而增強了同學們學習化學知識的使命感.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，結合問題尋找解決問題的方法.

一、“實驗設計流程式”探究

例1（2015·大連）某合金由鋁、鐵、銅3種金屬組成，現要測定一定質量該合金粉末中鋁的質量，設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.

（2）為什么要向合金粉末中加入適量的稀硫酸？

（3）為達到實驗目的，需要稱量上述流程中哪些物質的質量？如何確定鋁的質量？

解析：根據“在金屬活動順序中，氫前面的金屬能與酸反應，氫的后面的金屬不能與酸反應”，“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”等基本反應原理，分析實驗過程中發生的反應及試劑的作用，并利用化學方程式進行計算.

（1）根據金屬的活潑性順序：鋁>鐵>氫>銅，所以向3種金屬混合物中加入稀硫酸，鋁、鐵能夠反應產生硫酸鋁和硫酸亞鐵，而銅不反應，得到的濾液再加入過量的鋁，鋁又和硫酸亞鐵反應產生硫酸鋁和鐵，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量，需要知道混合物的質量、分離出銅和鐵的質量，剩下的為鋁，因此需要測量的量有：稱量步驟①中的銅的質量、步驟②中加入鋁粉的質量（假設為a），和鐵鋁混合物的質量（假設為b）；鐵的質量可以通過鋁和硫酸亞鐵的反應關系進行計算.

答案：見以上解析

點撥：解答此類“實驗流程式”探究題的關鍵是要熟記金屬活動性順序及其應用，以及與之相關的單質、氧化物、酸的性質等知識；根據題目所給的實驗流程圖，結合所學的知識和技能，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”相聯系，搭建兩者之間的“橋梁”，即可得到答案.

二、“工業生產流程式”探究

例2（2015·揭陽）某金屬冶煉廠的工業廢渣中含有泥沙和某些單質，其中單質含有銅、鋅和少部分硫.現欲回收銅和鋅，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（填化學式）；操作①的操作名稱是_________.

（2）溶液D中含有的溶質是_________（填化學式）.

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

解析：（1）由于工業廢渣中含有單質硫，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，分別與稀硫酸反應生成了硫酸鋅、硫酸銅，所以，溶液D中含有的溶質是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，所以發生反應的方程式為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、化學方程式的書寫，也包括對物質分離與提純的技能考查，解決的重點是依據金屬活動性順序及生產的目的，對每一個生產流程所發生的反應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.明確實驗目的.從題干中獲取有用信息，了解生產什么產品，產品的性質等.只有知道了實驗目的，才能非常清楚地知道整個流程的意義所在.

2.弄清反應原理，分清主產品和副產品.分析流程中的每一步驟，從幾個方面來理順思路：（1）反應物是什么？（2）發生了什么反應？（3）該反應生成了什么物質（產品），哪是主產品，哪是副產品，什么物質得到“循環利用”？可根據“主線主產品，分支副產品，回頭為循環”來作出判斷.

3.如果有副產品，還需要考慮如何進行分離和提純等，主要的操作有結晶、過濾、蒸發等.

4.有時候可能還會涉及到生產效益問題.如原料來源是否廣泛、是否可再生、是否節能，對設備的要求，注意環保（從綠色化學方面作答）等.抓住一個關鍵點：一切反應或操作都是為獲得產品來服務的.