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9. 将洁净的铁丝浸入 $\ce{CuSO_{4}}$ 溶液中,一段时间后取出,下列说法正确的是（
A.铁丝质量增加
B.铁丝质量减小
C.溶液中金属离子只含有 $\ce{Fe^{2+}}$
D.溶液质量不变
A
）A.铁丝质量增加
B.铁丝质量减小
C.溶液中金属离子只含有 $\ce{Fe^{2+}}$
D.溶液质量不变
答案
A
解析
【分析】首先明确铁与硫酸铜溶液发生置换反应，反应方程式为$\ce{Fe + CuSO_{4} = FeSO_{4} + Cu}$。解题时需逐一分析各选项：①铁丝质量变化：反应中每56份质量的铁溶解，同时生成64份质量的铜附着在铁丝表面，据此判断铁丝质量；②溶液中金属离子：需考虑硫酸铜是否完全反应，判断离子种类；③溶液质量变化：通过反应前后固体质量差分析溶液质量变化。
【解析】铁与硫酸铜发生置换反应：$\ce{Fe + CuSO_{4} = FeSO_{4} + Cu}$。
选项A：每56g Fe反应，生成64g Cu附着在铁丝上，铁丝质量=反应的Fe质量+生成Cu质量，故铁丝质量增加，A正确；
选项B：由上述分析，铁丝质量增加而非减小，B错误；
选项C：若$\ce{CuSO_{4}}$未完全反应，溶液中存在$\ce{Fe^{2+}}$和剩余的$\ce{Cu^{2+}}$，并非只含$\ce{Fe^{2+}}$，C错误；
选项D：反应中，溶解56g Fe的同时析出64g Cu，溶液质量减少$64g-56g=8g$，故溶液质量减小，D错误。
【答案】A
【知识点】金属的化学性质、置换反应、溶液质量变化
【点评】本题考查铁与硫酸铜的置换反应，核心是掌握反应前后物质的质量变化规律，属于初中化学基础题型，难度较低。
【难度系数】0.7
【解析】铁与硫酸铜发生置换反应：$\ce{Fe + CuSO_{4} = FeSO_{4} + Cu}$。
选项A：每56g Fe反应，生成64g Cu附着在铁丝上，铁丝质量=反应的Fe质量+生成Cu质量，故铁丝质量增加，A正确；
选项B：由上述分析，铁丝质量增加而非减小，B错误；
选项C：若$\ce{CuSO_{4}}$未完全反应，溶液中存在$\ce{Fe^{2+}}$和剩余的$\ce{Cu^{2+}}$，并非只含$\ce{Fe^{2+}}$，C错误；
选项D：反应中，溶解56g Fe的同时析出64g Cu，溶液质量减少$64g-56g=8g$，故溶液质量减小，D错误。
【答案】A
【知识点】金属的化学性质、置换反应、溶液质量变化
【点评】本题考查铁与硫酸铜的置换反应，核心是掌握反应前后物质的质量变化规律，属于初中化学基础题型，难度较低。
【难度系数】0.7
10. 某金属混合物由 Mg、Al、Zn、Fe 四种金属中的两种组成。4 g 该金属混合物与足量的盐酸充分反应,得到 0.2 g 氢气,则该金属混合物的组成不可能是（
A.Mg 和 Al
B.Fe 和 Al
C.Fe 和 Mg
D.Mg 和 Zn
A
）A.Mg 和 Al
B.Fe 和 Al
C.Fe 和 Mg
D.Mg 和 Zn
答案
A
解析
【分析】
要判断金属混合物的组成是否可能，可采用平均值法：先计算每种金属单独与足量盐酸反应生成0.2g氢气时所需的质量，混合物生成0.2g氢气的平均质量为4g，因此两种金属中，一种生成0.2g氢气的质量需小于4g，另一种需大于4g，据此分析各选项即可。
【解析】
设生成0.2g氢气时，各金属单独反应所需质量分别为：
1. Mg：由反应$\ce{Mg + 2HCl = MgCl_{2} + H_{2}↑}$，24g Mg生成2g H₂，设生成0.2g H₂需Mg质量为$x$，则$\frac{24}{2}=\frac{x}{0.2g}$，解得$x=2.4g$；
2. Al：由反应$\ce{2Al + 6HCl = 2AlCl_{3} + 3H_{2}↑}$，54g Al生成6g H₂，设生成0.2g H₂需Al质量为$y$，则$\frac{54}{6}=\frac{y}{0.2g}$，解得$y=1.8g$；
3. Zn：由反应$\ce{Zn + 2HCl = ZnCl_{2} + H_{2}↑}$，65g Zn生成2g H₂，设生成0.2g H₂需Zn质量为$z$，则$\frac{65}{2}=\frac{z}{0.2g}$，解得$z=6.5g$；
4. Fe：由反应$\ce{Fe + 2HCl = FeCl_{2} + H_{2}↑}$，56g Fe生成2g H₂，设生成0.2g H₂需Fe质量为$w$，则$\frac{56}{2}=\frac{w}{0.2g}$，解得$w=5.6g$；
混合物生成0.2g H₂的平均质量为4g，因此两种金属需满足：一种所需质量＜4g，另一种所需质量＞4g。
选项A：Mg（2.4g）和Al（1.8g），均＜4g，混合后平均质量＜4g，不可能；
选项B：Fe（5.6g）＞4g，Al（1.8g）＜4g，平均可等于4g，可能；
选项C：Fe（5.6g）＞4g，Mg（2.4g）＜4g，平均可等于4g，可能；
选项D：Mg（2.4g）＜4g，Zn（6.5g）＞4g，平均可等于4g，可能；
因此不可能的组合是A。
【答案】
A
【知识点】
金属与酸的反应、根据化学方程式的计算、平均值法的应用
【点评】
本题通过平均值法判断金属混合物的组成，核心是利用“混合物的平均量介于各组分的量之间”的规律，避免复杂计算，是化学计算中常用的解题技巧，需熟练掌握。
【难度系数】
0.5
要判断金属混合物的组成是否可能，可采用平均值法：先计算每种金属单独与足量盐酸反应生成0.2g氢气时所需的质量，混合物生成0.2g氢气的平均质量为4g，因此两种金属中，一种生成0.2g氢气的质量需小于4g，另一种需大于4g，据此分析各选项即可。
【解析】
设生成0.2g氢气时，各金属单独反应所需质量分别为：
1. Mg：由反应$\ce{Mg + 2HCl = MgCl_{2} + H_{2}↑}$，24g Mg生成2g H₂，设生成0.2g H₂需Mg质量为$x$，则$\frac{24}{2}=\frac{x}{0.2g}$，解得$x=2.4g$；
2. Al：由反应$\ce{2Al + 6HCl = 2AlCl_{3} + 3H_{2}↑}$，54g Al生成6g H₂，设生成0.2g H₂需Al质量为$y$，则$\frac{54}{6}=\frac{y}{0.2g}$，解得$y=1.8g$；
3. Zn：由反应$\ce{Zn + 2HCl = ZnCl_{2} + H_{2}↑}$，65g Zn生成2g H₂，设生成0.2g H₂需Zn质量为$z$，则$\frac{65}{2}=\frac{z}{0.2g}$，解得$z=6.5g$；
4. Fe：由反应$\ce{Fe + 2HCl = FeCl_{2} + H_{2}↑}$，56g Fe生成2g H₂，设生成0.2g H₂需Fe质量为$w$，则$\frac{56}{2}=\frac{w}{0.2g}$，解得$w=5.6g$；
混合物生成0.2g H₂的平均质量为4g，因此两种金属需满足：一种所需质量＜4g，另一种所需质量＞4g。
选项A：Mg（2.4g）和Al（1.8g），均＜4g，混合后平均质量＜4g，不可能；
选项B：Fe（5.6g）＞4g，Al（1.8g）＜4g，平均可等于4g，可能；
选项C：Fe（5.6g）＞4g，Mg（2.4g）＜4g，平均可等于4g，可能；
选项D：Mg（2.4g）＜4g，Zn（6.5g）＞4g，平均可等于4g，可能；
因此不可能的组合是A。
【答案】
A
【知识点】
金属与酸的反应、根据化学方程式的计算、平均值法的应用
【点评】
本题通过平均值法判断金属混合物的组成，核心是利用“混合物的平均量介于各组分的量之间”的规律，避免复杂计算，是化学计算中常用的解题技巧，需熟练掌握。
【难度系数】
0.5
11. (2025·郑州月考)等质量的X、Y两种金属分别和足量的同体积、同浓度的盐酸反应,产生气体的质量与时间的关系如图所示(已知X、Y在生成物中均为+2价)。下列说法中不正确的是（
A.相对原子质量较大的是X
B.X、Y两种金属中反应较快的是X
C.$t_2\ \min$时,消耗盐酸的质量:$\mathrm{X}＞\mathrm{Y}$
D.$t_3\ \min$时,消耗金属的质量:$\mathrm{X}=\mathrm{Y}$
A
）A.相对原子质量较大的是X
B.X、Y两种金属中反应较快的是X
C.$t_2\ \min$时,消耗盐酸的质量:$\mathrm{X}＞\mathrm{Y}$
D.$t_3\ \min$时,消耗金属的质量:$\mathrm{X}=\mathrm{Y}$
答案
A
解析
【分析】
要解决本题，需结合金属与酸反应的规律和图像信息分析：首先，反应速率由曲线斜率判断，斜率越大反应越快；其次，化合价相同的等质量金属与足量酸反应时，生成氢气质量与相对原子质量成反比；另外，生成氢气的质量对应消耗盐酸的质量（氢元素来自盐酸），金属完全反应时消耗金属质量等于初始质量。逐一分析选项即可得出结论。
【解析】
等质量的X、Y（生成物均为+2价）与足量同浓度盐酸反应，结合图像逐一分析选项：
1. 选项B：反应速率由曲线斜率决定，斜率越大反应速率越快。由图可知，X的曲线斜率大于Y，因此反应较快的是X，B说法正确。
2. 选项A：金属与足量酸反应，化合价相同时，生成氢气的公式为$m(\mathrm{H}_2)=\frac{m(\mathrm{金属})×\mathrm{化合价}}{\mathrm{相对原子质量}}$。已知金属质量相等、化合价均为+2价，最终X生成的氢气质量更大，说明X的相对原子质量更小，Y的相对原子质量更大，因此相对原子质量较大的是Y，而非X，A说法错误。
3. 选项C：氢气中的氢元素全部来自盐酸，因此生成氢气质量越大，消耗盐酸质量越多。$t_2\ \mathrm{min}$时，生成氢气质量$\mathrm{X}＞\mathrm{Y}$，故消耗盐酸质量$\mathrm{X}＞\mathrm{Y}$，C说法正确。
4. 选项D：盐酸足量，等质量的X、Y均完全反应，$t_3\ \mathrm{min}$时反应已结束，消耗金属的质量等于初始金属质量，即$\mathrm{X}=\mathrm{Y}$，D说法正确。
综上，不正确的说法是A。
【答案】
A
【知识点】
金属与酸反应、化学图像分析
【点评】
本题结合化学反应图像考查金属与酸反应的核心规律，需掌握反应速率判断、氢气质量与相对原子质量的关系、消耗酸和金属质量的分析方法，是化学中典型的图像分析题，需仔细解读曲线的变化趋势。
【难度系数】
0.5
要解决本题，需结合金属与酸反应的规律和图像信息分析：首先，反应速率由曲线斜率判断，斜率越大反应越快；其次，化合价相同的等质量金属与足量酸反应时，生成氢气质量与相对原子质量成反比；另外，生成氢气的质量对应消耗盐酸的质量（氢元素来自盐酸），金属完全反应时消耗金属质量等于初始质量。逐一分析选项即可得出结论。
【解析】
等质量的X、Y（生成物均为+2价）与足量同浓度盐酸反应，结合图像逐一分析选项：
1. 选项B：反应速率由曲线斜率决定，斜率越大反应速率越快。由图可知，X的曲线斜率大于Y，因此反应较快的是X，B说法正确。
2. 选项A：金属与足量酸反应，化合价相同时，生成氢气的公式为$m(\mathrm{H}_2)=\frac{m(\mathrm{金属})×\mathrm{化合价}}{\mathrm{相对原子质量}}$。已知金属质量相等、化合价均为+2价，最终X生成的氢气质量更大，说明X的相对原子质量更小，Y的相对原子质量更大，因此相对原子质量较大的是Y，而非X，A说法错误。
3. 选项C：氢气中的氢元素全部来自盐酸，因此生成氢气质量越大，消耗盐酸质量越多。$t_2\ \mathrm{min}$时，生成氢气质量$\mathrm{X}＞\mathrm{Y}$，故消耗盐酸质量$\mathrm{X}＞\mathrm{Y}$，C说法正确。
4. 选项D：盐酸足量，等质量的X、Y均完全反应，$t_3\ \mathrm{min}$时反应已结束，消耗金属的质量等于初始金属质量，即$\mathrm{X}=\mathrm{Y}$，D说法正确。
综上，不正确的说法是A。
【答案】
A
【知识点】
金属与酸反应、化学图像分析
【点评】
本题结合化学反应图像考查金属与酸反应的核心规律，需掌握反应速率判断、氢气质量与相对原子质量的关系、消耗酸和金属质量的分析方法，是化学中典型的图像分析题，需仔细解读曲线的变化趋势。
【难度系数】
0.5
12. 托盘天平两端各放一个等质量的烧杯,其中盛有等量等浓度的稀盐酸,天平平衡。向烧杯中同时加入等质量的锌粉和铁粉,充分反应后,下列情况不可能出现的是 （
A.天平平衡
B.只有铁粉剩余
C.只有锌粉剩余
D.天平指针偏向锌粉一边
C
）A.天平平衡
B.只有铁粉剩余
C.只有锌粉剩余
D.天平指针偏向锌粉一边
答案
C
解析
【分析】
要解决这道题，需结合金属与酸反应的规律，分情况讨论等质量的锌粉和铁粉与等量等浓度稀盐酸反应时，生成氢气的质量、剩余金属的情况，进而判断天平的平衡状态。首先明确：等质量的Fe（相对原子质量56）和Zn（相对原子质量65）与酸反应时，若酸过量，Fe生成的H₂更多；若酸不足，生成H₂的质量由酸的量决定，两者相等。再分情况分析各选项是否可能：
1. 酸不足时，金属均过量，生成H₂质量相等，天平平衡（对应选项A，可能）；
2. 酸过量时，金属均完全反应，Fe生成H₂更多，加Fe的烧杯质量减少更多，天平指针偏向Zn粉一边（对应选项D，可能）；
3. 酸的量介于Zn完全反应所需和Fe完全反应所需之间时，Zn刚好反应完，Fe有剩余，即只有铁粉剩余（对应选项B，可能）；
4. 若只有Zn剩余，说明酸不足，但Fe完全反应所需酸的量比Zn多，此时Fe必然也剩余，故不可能只有Zn剩余（对应选项C，不可能）。
【解析】
设稀盐酸中HCl的量为n，锌粉和铁粉的质量均为m。
当酸不足时，金属过量，生成H₂的质量由HCl的量决定，两边生成H₂质量相等，天平平衡，A情况可能；
当酸过量时，金属完全反应，生成H₂的质量：Fe为$\frac{2}{56}m$，Zn为$\frac{2}{65}m$，因$\frac{2}{56}m ＞ \frac{2}{65}m$，故Fe侧质量减少更多，天平指针偏向Zn粉一侧，D情况可能；
当HCl的量n满足：$\frac{m}{65} ＜ n ＜ \frac{m}{56}$时，Zn完全反应，Fe部分反应，剩余金属只有Fe，B情况可能；
若只有Zn剩余，说明酸不足，此时Fe完全反应需HCl的量为$\frac{m}{56}$，而Zn完全反应仅需$\frac{m}{65}$，酸不足时Fe必然无法完全反应，故Fe也会剩余，不可能只有Zn剩余，C情况不可能。
【答案】
C
【知识点】
金属与酸的反应、托盘天平的应用
【点评】
本题考查金属与酸反应的定量分析，核心是掌握等质量不同金属与酸反应时生成氢气的质量关系，需通过分情况讨论判断剩余金属和天平状态，是化学中常见的定量分析题型，难度适中。
【难度系数】
0.5
要解决这道题，需结合金属与酸反应的规律，分情况讨论等质量的锌粉和铁粉与等量等浓度稀盐酸反应时，生成氢气的质量、剩余金属的情况，进而判断天平的平衡状态。首先明确：等质量的Fe（相对原子质量56）和Zn（相对原子质量65）与酸反应时，若酸过量，Fe生成的H₂更多；若酸不足，生成H₂的质量由酸的量决定，两者相等。再分情况分析各选项是否可能：
1. 酸不足时，金属均过量，生成H₂质量相等，天平平衡（对应选项A，可能）；
2. 酸过量时，金属均完全反应，Fe生成H₂更多，加Fe的烧杯质量减少更多，天平指针偏向Zn粉一边（对应选项D，可能）；
3. 酸的量介于Zn完全反应所需和Fe完全反应所需之间时，Zn刚好反应完，Fe有剩余，即只有铁粉剩余（对应选项B，可能）；
4. 若只有Zn剩余，说明酸不足，但Fe完全反应所需酸的量比Zn多，此时Fe必然也剩余，故不可能只有Zn剩余（对应选项C，不可能）。
【解析】
设稀盐酸中HCl的量为n，锌粉和铁粉的质量均为m。
当酸不足时，金属过量，生成H₂的质量由HCl的量决定，两边生成H₂质量相等，天平平衡，A情况可能；
当酸过量时，金属完全反应，生成H₂的质量：Fe为$\frac{2}{56}m$，Zn为$\frac{2}{65}m$，因$\frac{2}{56}m ＞ \frac{2}{65}m$，故Fe侧质量减少更多，天平指针偏向Zn粉一侧，D情况可能；
当HCl的量n满足：$\frac{m}{65} ＜ n ＜ \frac{m}{56}$时，Zn完全反应，Fe部分反应，剩余金属只有Fe，B情况可能；
若只有Zn剩余，说明酸不足，此时Fe完全反应需HCl的量为$\frac{m}{56}$，而Zn完全反应仅需$\frac{m}{65}$，酸不足时Fe必然无法完全反应，故Fe也会剩余，不可能只有Zn剩余，C情况不可能。
【答案】
C
【知识点】
金属与酸的反应、托盘天平的应用
【点评】
本题考查金属与酸反应的定量分析，核心是掌握等质量不同金属与酸反应时生成氢气的质量关系，需通过分情况讨论判断剩余金属和天平状态，是化学中常见的定量分析题型，难度适中。
【难度系数】
0.5
13. (2026·平顶山期末)铁、铝组成的混合物和足量的盐酸反应,生成氢气0.4 g,则混合物的质量可能是（
A.13 g
B.11.2 g
C.5.4 g
D.3.6 g
C
）A.13 g
B.11.2 g
C.5.4 g
D.3.6 g
答案
C
解析
【分析】
本题采用极值法解题：铁、铝均能与盐酸反应生成氢气，假设混合物全为铁或全为铝，分别计算生成0.4g氢气时所需纯铁、纯铝的质量，混合物的实际质量应介于两者之间，据此判断选项。
【解析】
设生成0.4g氢气时，纯铁的质量为$x$，纯铝的质量为$y$。
1. 铁与盐酸反应：$\ce{Fe + 2HCl = FeCl_{2} + H_{2}↑}$
56 2
$x$ 0.4g
由比例关系$\frac{56}{2}=\frac{x}{0.4g}$，解得$x=11.2g$。
2. 铝与盐酸反应：$\ce{2Al + 6HCl = 2AlCl_{3} + 3H_{2}↑}$
54 6
$y$ 0.4g
由比例关系$\frac{54}{6}=\frac{y}{0.4g}$，解得$y=3.6g$。
由于混合物是铁和铝的合金，其质量应介于纯铁所需质量（11.2g）和纯铝所需质量（3.6g）之间。观察选项，只有5.4g符合该范围，故答案为C。
【答案】
C
【知识点】
金属与酸反应、极值法计算
【点评】
本题利用极值法判断混合物质量范围，是解决金属混合物与酸反应类问题的常用方法，需掌握相关化学方程式及计算逻辑。
【难度系数】
0.5
本题采用极值法解题：铁、铝均能与盐酸反应生成氢气，假设混合物全为铁或全为铝，分别计算生成0.4g氢气时所需纯铁、纯铝的质量，混合物的实际质量应介于两者之间，据此判断选项。
【解析】
设生成0.4g氢气时，纯铁的质量为$x$，纯铝的质量为$y$。
1. 铁与盐酸反应：$\ce{Fe + 2HCl = FeCl_{2} + H_{2}↑}$
56 2
$x$ 0.4g
由比例关系$\frac{56}{2}=\frac{x}{0.4g}$，解得$x=11.2g$。
2. 铝与盐酸反应：$\ce{2Al + 6HCl = 2AlCl_{3} + 3H_{2}↑}$
54 6
$y$ 0.4g
由比例关系$\frac{54}{6}=\frac{y}{0.4g}$，解得$y=3.6g$。
由于混合物是铁和铝的合金，其质量应介于纯铁所需质量（11.2g）和纯铝所需质量（3.6g）之间。观察选项，只有5.4g符合该范围，故答案为C。
【答案】
C
【知识点】
金属与酸反应、极值法计算
【点评】
本题利用极值法判断混合物质量范围，是解决金属混合物与酸反应类问题的常用方法，需掌握相关化学方程式及计算逻辑。
【难度系数】
0.5
14. 新趋势 数字化实验 利用传感器能准确地测定实验过程的相关数据。如图是某同学将少量锌粒放入盛有过量稀硫酸的恒容密闭容器中,用压强传感器测得容器内气体压强与反应时间的变化曲线。
据图回答下列问题:
(1)AB段发生反应的化学方程式为
(2)C点表示的溶液中溶解的物质有
据图回答下列问题:
(1)AB段发生反应的化学方程式为
Zn+H₂SO₄ = ZnSO₄+H₂↑
。(2)C点表示的溶液中溶解的物质有
ZnSO₄、H₂SO₄
(填化学式)。答案
$\ce{Zn + H_{2}SO_{4} = ZnSO_{4} + H_{2}\uparrow}$
$\ce{ZnSO_{4}}$、$\ce{H_{2}SO_{4}}$
解析
【分析】
要解决这道题，需结合锌与稀硫酸的反应原理分析压强变化：锌与稀硫酸反应生成氢气且反应放热，恒容容器中，气体量增加、温度升高都会使压强增大。AB段压强上升，说明反应正在进行；B点后压强下降，是反应停止后容器温度冷却导致，C点压强稳定，说明反应已结束且稀硫酸过量。
【解析】
(1) AB段是锌与稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气，化学方程式为$\ce{Zn + H_{2}SO_{4} = ZnSO_{4} + H_{2}\uparrow}$；
(2) C点时锌完全反应，生成$\ce{ZnSO_{4}}$，且稀硫酸过量，因此溶液中溶解的物质为$\ce{ZnSO_{4}}$和过量的$\ce{H_{2}SO_{4}}$。
【答案】
$\ce{Zn + H_{2}SO_{4} = ZnSO_{4} + H_{2}\uparrow}$；$\ce{ZnSO_{4}}$、$\ce{H_{2}SO_{4}}$
【知识点】
金属与酸反应、化学方程式书写、溶液溶质判断
【点评】
本题结合数字化实验的压强曲线，考查金属与酸反应的核心知识，需理解压强变化的本质（气体生成、温度变化），以及反应后溶液溶质的判断，关键是分析曲线各阶段的反应状态，难度适中。
【难度系数】
0.6
要解决这道题，需结合锌与稀硫酸的反应原理分析压强变化：锌与稀硫酸反应生成氢气且反应放热，恒容容器中，气体量增加、温度升高都会使压强增大。AB段压强上升，说明反应正在进行；B点后压强下降，是反应停止后容器温度冷却导致，C点压强稳定，说明反应已结束且稀硫酸过量。
【解析】
(1) AB段是锌与稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气，化学方程式为$\ce{Zn + H_{2}SO_{4} = ZnSO_{4} + H_{2}\uparrow}$；
(2) C点时锌完全反应，生成$\ce{ZnSO_{4}}$，且稀硫酸过量，因此溶液中溶解的物质为$\ce{ZnSO_{4}}$和过量的$\ce{H_{2}SO_{4}}$。
【答案】
$\ce{Zn + H_{2}SO_{4} = ZnSO_{4} + H_{2}\uparrow}$；$\ce{ZnSO_{4}}$、$\ce{H_{2}SO_{4}}$
【知识点】
金属与酸反应、化学方程式书写、溶液溶质判断
【点评】
本题结合数字化实验的压强曲线，考查金属与酸反应的核心知识，需理解压强变化的本质（气体生成、温度变化），以及反应后溶液溶质的判断，关键是分析曲线各阶段的反应状态，难度适中。
【难度系数】
0.6
15. 如图所示,将一个塑料小球放入盛有硫酸铜溶液的烧杯中,小球漂浮于液面,将足量的铁粉投放到烧杯中,写出有关反应的化学方程式:
Fe+CuSO₄ = FeSO₄+Cu
,若溶液体积变化忽略不计,则充分反应后溶液密度和原来溶液相比变小
(填“变大”“变小”或“不变”,下同),塑料小球浸入液体中的体积跟原来相比变大
。答案
$ \mathrm {Fe} + \mathrm {CuSO}_{4} = \mathrm {FeSO}_{4} + \mathrm {Cu}$
变小
变大
变小
变大
解析
【分析】
首先根据金属活动性顺序判断铁与硫酸铜能发生置换反应，再通过反应前后溶质质量的变化，结合溶液体积不变分析溶液密度的变化；最后依据塑料小球漂浮时浮力等于重力，结合浮力公式推导排开液体体积的变化，进而得出小球浸入体积的变化。
【解析】
1. 反应的化学方程式：铁的金属活动性强于铜，能与硫酸铜发生置换反应，生成硫酸亚铁和铜，反应方程式为$\mathrm{Fe + CuSO_{4} = FeSO_{4} + Cu}$。
2. 溶液密度变化：反应前溶质为$\mathrm{CuSO_{4}}$，其相对分子质量为$64+32+16×4=160$；反应后溶质为$\mathrm{FeSO_{4}}$，相对分子质量为$56+32+16×4=152$。每160份质量的$\mathrm{CuSO_{4}}$反应，生成152份质量的$\mathrm{FeSO_{4}}$，溶质质量减少，且溶液体积变化忽略不计，因此溶液密度变小。
3. 塑料小球浸入体积变化：塑料小球漂浮，浮力等于重力，即$\mathrm{F_{浮}=G_{球}}$，又$\mathrm{F_{浮}=ρ_{液}gV_{排}}$，小球重力不变，溶液密度$\mathrm{ρ_{液}}$变小，所以排开液体的体积$\mathrm{V_{排}}$变大，即小球浸入液体中的体积变大。
【答案】
$\mathrm{Fe + CuSO_{4} = FeSO_{4} + Cu}$；变小；变大
【知识点】
金属置换反应；溶液密度；浮力应用
【点评】
本题结合化学置换反应与物理浮力知识，考查跨学科综合应用能力，需掌握金属活动性判断反应、溶质质量与溶液密度的关系、浮力公式的应用，是一道综合性较强的题目。
【难度系数】
0.5
首先根据金属活动性顺序判断铁与硫酸铜能发生置换反应，再通过反应前后溶质质量的变化，结合溶液体积不变分析溶液密度的变化；最后依据塑料小球漂浮时浮力等于重力，结合浮力公式推导排开液体体积的变化，进而得出小球浸入体积的变化。
【解析】
1. 反应的化学方程式：铁的金属活动性强于铜，能与硫酸铜发生置换反应，生成硫酸亚铁和铜，反应方程式为$\mathrm{Fe + CuSO_{4} = FeSO_{4} + Cu}$。
2. 溶液密度变化：反应前溶质为$\mathrm{CuSO_{4}}$，其相对分子质量为$64+32+16×4=160$；反应后溶质为$\mathrm{FeSO_{4}}$，相对分子质量为$56+32+16×4=152$。每160份质量的$\mathrm{CuSO_{4}}$反应，生成152份质量的$\mathrm{FeSO_{4}}$，溶质质量减少，且溶液体积变化忽略不计，因此溶液密度变小。
3. 塑料小球浸入体积变化：塑料小球漂浮，浮力等于重力，即$\mathrm{F_{浮}=G_{球}}$，又$\mathrm{F_{浮}=ρ_{液}gV_{排}}$，小球重力不变，溶液密度$\mathrm{ρ_{液}}$变小，所以排开液体的体积$\mathrm{V_{排}}$变大，即小球浸入液体中的体积变大。
【答案】
$\mathrm{Fe + CuSO_{4} = FeSO_{4} + Cu}$；变小；变大
【知识点】
金属置换反应；溶液密度；浮力应用
【点评】
本题结合化学置换反应与物理浮力知识，考查跨学科综合应用能力，需掌握金属活动性判断反应、溶质质量与溶液密度的关系、浮力公式的应用，是一道综合性较强的题目。
【难度系数】
0.5
