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11.为了回收硝酸亚铁和硝酸银混合溶液中的银,设计了下图所示的实验方案:
(1)若溶液乙为无色溶液,则固体甲中一定有的物质是
(2)若溶液乙为浅绿色溶液,则溶液乙中物质的组成可能是
(1)若溶液乙为无色溶液,则固体甲中一定有的物质是
Ag、Fe
(填化学式),可能有的物质是Zn
(填化学式),步骤②中肯定发生的反应的化学方程式为$\ce{Fe + H_{2}SO_{4} = FeSO_{4} + H_{2}\uparrow}$
。(2)若溶液乙为浅绿色溶液,则溶液乙中物质的组成可能是
$\ce{Zn(NO_{3})_{2}、Fe(NO_{3})_{2}}$
或$\ce{Zn(NO_{3})_{2}、Fe(NO_{3})_{2}、AgNO_{3}}$
。(除水外,填化学式)答案
(1) $\ce{Ag、Fe}$；$\ce{Zn}$；$\ce{Fe + H_{2}SO_{4} = FeSO_{4} + H_{2}\uparrow}$
(2) $\ce{Zn(NO_{3})_{2}、Fe(NO_{3})_{2}}$；$\ce{Zn(NO_{3})_{2}、Fe(NO_{3})_{2}、AgNO_{3}}$
(2) $\ce{Zn(NO_{3})_{2}、Fe(NO_{3})_{2}}$；$\ce{Zn(NO_{3})_{2}、Fe(NO_{3})_{2}、AgNO_{3}}$
解析
【分析】
首先明确金属活动性顺序：$\ce{Zn ＞ Fe ＞ Ag}$，锌加入硝酸亚铁和硝酸银的混合溶液时，会先与硝酸银反应置换出银，待硝酸银完全反应后，再与硝酸亚铁反应置换出铁。结合溶液颜色判断反应程度：溶液无色说明不含$\ce{Fe^{2+}}$，溶液浅绿色说明含$\ce{Fe^{2+}}$，以此分析固体和溶液的组成。
【解析】
（1）溶液乙为无色，说明$\ce{Fe^{2+}}$完全被置换，即硝酸亚铁已反应完毕，因此固体甲中一定有锌置换出的$\ce{Ag}$和$\ce{Fe}$；若加入的锌粉过量，固体甲中还会有剩余的$\ce{Zn}$。步骤②中，固体甲中的$\ce{Fe}$能与稀硫酸反应，$\ce{Ag}$不反应，反应的化学方程式为$\ce{Fe + H_{2}SO_{4} = FeSO_{4} + H_{2}\uparrow}$。
（2）溶液乙为浅绿色，说明含$\ce{Fe^{2+}}$，即硝酸亚铁未完全反应，此时锌可能仅置换了部分或全部的银，未与硝酸亚铁反应，因此溶液中一定有锌反应生成的$\ce{Zn(NO_{3})_{2}}$和未反应的$\ce{Fe(NO_{3})_{2}}$；若锌不足，硝酸银未完全反应，溶液中还会有剩余的$\ce{AgNO_{3}}$，故组成有两种可能。
【答案】
(1) $\ce{Ag、Fe}$；$\ce{Zn}$；$\ce{Fe + H_{2}SO_{4} = FeSO_{4} + H_{2}\uparrow}$
(2) $\ce{Zn(NO_{3})_{2}、Fe(NO_{3})_{2}}$；$\ce{Zn(NO_{3})_{2}、Fe(NO_{3})_{2}、AgNO_{3}}$
【知识点】
金属活动性顺序；化学方程式书写；盐溶液反应
【点评】
本题考查金属活动性顺序的应用，需掌握金属与盐溶液反应的先后规律，结合溶液颜色判断反应进行程度，是中考常见的金属置换类题型，需理清反应逻辑和产物判断方法。
【难度系数】
0.3
首先明确金属活动性顺序：$\ce{Zn ＞ Fe ＞ Ag}$，锌加入硝酸亚铁和硝酸银的混合溶液时，会先与硝酸银反应置换出银，待硝酸银完全反应后，再与硝酸亚铁反应置换出铁。结合溶液颜色判断反应程度：溶液无色说明不含$\ce{Fe^{2+}}$，溶液浅绿色说明含$\ce{Fe^{2+}}$，以此分析固体和溶液的组成。
【解析】
（1）溶液乙为无色，说明$\ce{Fe^{2+}}$完全被置换，即硝酸亚铁已反应完毕，因此固体甲中一定有锌置换出的$\ce{Ag}$和$\ce{Fe}$；若加入的锌粉过量，固体甲中还会有剩余的$\ce{Zn}$。步骤②中，固体甲中的$\ce{Fe}$能与稀硫酸反应，$\ce{Ag}$不反应，反应的化学方程式为$\ce{Fe + H_{2}SO_{4} = FeSO_{4} + H_{2}\uparrow}$。
（2）溶液乙为浅绿色，说明含$\ce{Fe^{2+}}$，即硝酸亚铁未完全反应，此时锌可能仅置换了部分或全部的银，未与硝酸亚铁反应，因此溶液中一定有锌反应生成的$\ce{Zn(NO_{3})_{2}}$和未反应的$\ce{Fe(NO_{3})_{2}}$；若锌不足，硝酸银未完全反应，溶液中还会有剩余的$\ce{AgNO_{3}}$，故组成有两种可能。
【答案】
(1) $\ce{Ag、Fe}$；$\ce{Zn}$；$\ce{Fe + H_{2}SO_{4} = FeSO_{4} + H_{2}\uparrow}$
(2) $\ce{Zn(NO_{3})_{2}、Fe(NO_{3})_{2}}$；$\ce{Zn(NO_{3})_{2}、Fe(NO_{3})_{2}、AgNO_{3}}$
【知识点】
金属活动性顺序；化学方程式书写；盐溶液反应
【点评】
本题考查金属活动性顺序的应用，需掌握金属与盐溶液反应的先后规律，结合溶液颜色判断反应进行程度，是中考常见的金属置换类题型，需理清反应逻辑和产物判断方法。
【难度系数】
0.3
12. 金属在日常生活、工农业生产和科研方面应用广泛。
(1)在空气中,铝表面生成一层致密的氧化膜,其主要成分是
(2)某实验小组为了探究影响金属与酸反应快慢的因素,进行了如下实验。
由此得出影响金属与酸反应快慢的因素有:a
(3)柯柯将一包铜粉和锌粉的混合物放入一定量硝酸银溶液中,充分反应后过滤,得滤渣和滤液。若滤液为蓝色,则其中一定含有的金属离子是
(4)取铜粉和锌粉混合物20 g,向其中加入50 g稀硫酸,恰好完全反应,测得容器内剩余物质的质量为69.8 g,计算混合物中铜粉的质量分数。
(1)在空气中,铝表面生成一层致密的氧化膜,其主要成分是
$\ce{Al_{2}O_{3}}$
(写化学式)。(2)某实验小组为了探究影响金属与酸反应快慢的因素,进行了如下实验。
由此得出影响金属与酸反应快慢的因素有:a
金属活动性
,b金属与酸的接触面积
,c酸的浓度
。(3)柯柯将一包铜粉和锌粉的混合物放入一定量硝酸银溶液中,充分反应后过滤,得滤渣和滤液。若滤液为蓝色,则其中一定含有的金属离子是
$\ce{Zn^{2+}、Cu^{2+}}$
(写离子符号),写出其中一个反应的化学方程式:$\ce{Zn + 2AgNO_{3} = Zn(NO_{3})_{2} + 2Ag}$[或$\ce{Cu + 2AgNO_{3} = Cu(NO_{3})_{2} + 2Ag}$]
。(4)取铜粉和锌粉混合物20 g,向其中加入50 g稀硫酸,恰好完全反应,测得容器内剩余物质的质量为69.8 g,计算混合物中铜粉的质量分数。
答案
(1) $\ce{Al_{2}O_{3}}$
(2) 金属活动性；金属与酸的接触面积；酸的浓度
(3) $\ce{Zn^{2+}、Cu^{2+}}$；$\ce{Zn + 2AgNO_{3} = Zn(NO_{3})_{2} + 2Ag}$[或$\ce{Cu + 2AgNO_{3} = Cu(NO_{3})_{2} + 2Ag}$]
(4) 解:设混合物中锌粉的质量为$x$。
生成氢气的质量为$20\ \mathrm{g}+50\ \mathrm{g}-69.8\ \mathrm{g}=0.2\ \mathrm{g}$。
$\ce{Zn + H_{2}SO_{4} = ZnSO_{4} + H_{2}\uparrow}$
$65\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ 2$
$x\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ 0.2\ \mathrm{g}$
$\dfrac{65}{2}=\dfrac{x}{0.2\ \mathrm{g}}\ \ \ x=6.5\ \mathrm{g}$
混合物中铜粉的质量分数为$\dfrac{20\ \mathrm{g}-6.5\ \mathrm{g}}{20\ \mathrm{g}}×100\%=67.5\%$。
答:混合物中铜粉的质量分数为$67.5\%$。
(2) 金属活动性；金属与酸的接触面积；酸的浓度
(3) $\ce{Zn^{2+}、Cu^{2+}}$；$\ce{Zn + 2AgNO_{3} = Zn(NO_{3})_{2} + 2Ag}$[或$\ce{Cu + 2AgNO_{3} = Cu(NO_{3})_{2} + 2Ag}$]
(4) 解:设混合物中锌粉的质量为$x$。
生成氢气的质量为$20\ \mathrm{g}+50\ \mathrm{g}-69.8\ \mathrm{g}=0.2\ \mathrm{g}$。
$\ce{Zn + H_{2}SO_{4} = ZnSO_{4} + H_{2}\uparrow}$
$65\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ 2$
$x\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ 0.2\ \mathrm{g}$
$\dfrac{65}{2}=\dfrac{x}{0.2\ \mathrm{g}}\ \ \ x=6.5\ \mathrm{g}$
混合物中铜粉的质量分数为$\dfrac{20\ \mathrm{g}-6.5\ \mathrm{g}}{20\ \mathrm{g}}×100\%=67.5\%$。
答:混合物中铜粉的质量分数为$67.5\%$。
解析
【分析】
本题分为四个小问题，逐一分析：
1. 铝在空气中与氧气反应生成致密氧化膜，据此确定化学式；
2. 分析三个对比实验的变量：实验①变量为金属活动性，实验②变量为金属与酸的接触面积，实验③变量为酸的浓度，总结影响因素；
3. 根据金属活动性顺序Zn＞Cu＞Ag，结合滤液蓝色判断反应进程，确定金属离子并写出反应方程式；
4. 利用质量守恒计算生成氢气的质量，通过锌与稀硫酸的反应方程式计算锌的质量，进而求出铜的质量分数。
【解析】
(1) 铝在空气中与氧气反应，表面生成致密的氧化铝薄膜，其化学式为$\ce{Al_{2}O_{3}}$；
(2) 实验①中，镁和铁的活动性不同，镁更活泼，与盐酸反应更快，说明影响因素是金属活动性；实验②中，铁粉和铁片的接触面积不同，铁粉接触面积大，反应更快，说明影响因素是金属与酸的接触面积；实验③中，盐酸浓度不同，浓度大的反应更快，说明影响因素是酸的浓度；
(3) 金属活动性：$\ce{Zn ＞ Cu ＞ Ag}$，将铜粉和锌粉加入硝酸银溶液中，锌先与硝酸银反应：$\ce{Zn + 2AgNO_{3} = Zn(NO_{3})_{2} + 2Ag}$，锌完全反应后，铜再与硝酸银反应：$\ce{Cu + 2AgNO_{3} = Cu(NO_{3})_{2} + 2Ag}$。滤液为蓝色，说明含$\ce{Cu^{2+}}$，则锌已完全反应，滤液中一定含有的金属离子是$\ce{Zn^{2+}}$、$\ce{Cu^{2+}}$；
(4) 根据质量守恒定律，生成氢气的质量为$20\ \mathrm{g} + 50\ \mathrm{g} - 69.8\ \mathrm{g} = 0.2\ \mathrm{g}$。设混合物中锌粉的质量为$x$，
$\ce{Zn + H_{2}SO_{4} = ZnSO_{4} + H_{2}\uparrow}$
$65\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ 2$
$x\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ 0.2\ \mathrm{g}$
$\dfrac{65}{2} = \dfrac{x}{0.2\ \mathrm{g}}$，解得$x = 6.5\ \mathrm{g}$。
混合物中铜粉的质量为$20\ \mathrm{g} - 6.5\ \mathrm{g} = 13.5\ \mathrm{g}$，则铜粉的质量分数为$\dfrac{13.5\ \mathrm{g}}{20\ \mathrm{g}} × 100\% = 67.5\%$。
【答案】
(1) $\ce{Al_{2}O_{3}}$；
(2) 金属活动性；金属与酸的接触面积；酸的浓度；
(3) $\ce{Zn^{2+}、Cu^{2+}}$；$\ce{Zn + 2AgNO_{3} = Zn(NO_{3})_{2} + 2Ag}$（或$\ce{Cu + 2AgNO_{3} = Cu(NO_{3})_{2} + 2Ag}$）；
(4) 混合物中铜粉的质量分数为$67.5\%$。
【知识点】
金属的化学性质；影响反应速率的因素；化学方程式计算
【点评】
本题综合考查金属相关核心知识，涵盖基础性质、对比实验分析、金属与盐的反应及化学计算，是金属单元的典型综合题，需学生掌握金属活动性顺序、变量分析等关键能力。
【难度系数】
0.6
本题分为四个小问题，逐一分析：
1. 铝在空气中与氧气反应生成致密氧化膜，据此确定化学式；
2. 分析三个对比实验的变量：实验①变量为金属活动性，实验②变量为金属与酸的接触面积，实验③变量为酸的浓度，总结影响因素；
3. 根据金属活动性顺序Zn＞Cu＞Ag，结合滤液蓝色判断反应进程，确定金属离子并写出反应方程式；
4. 利用质量守恒计算生成氢气的质量，通过锌与稀硫酸的反应方程式计算锌的质量，进而求出铜的质量分数。
【解析】
(1) 铝在空气中与氧气反应，表面生成致密的氧化铝薄膜，其化学式为$\ce{Al_{2}O_{3}}$；
(2) 实验①中，镁和铁的活动性不同，镁更活泼，与盐酸反应更快，说明影响因素是金属活动性；实验②中，铁粉和铁片的接触面积不同，铁粉接触面积大，反应更快，说明影响因素是金属与酸的接触面积；实验③中，盐酸浓度不同，浓度大的反应更快，说明影响因素是酸的浓度；
(3) 金属活动性：$\ce{Zn ＞ Cu ＞ Ag}$，将铜粉和锌粉加入硝酸银溶液中，锌先与硝酸银反应：$\ce{Zn + 2AgNO_{3} = Zn(NO_{3})_{2} + 2Ag}$，锌完全反应后，铜再与硝酸银反应：$\ce{Cu + 2AgNO_{3} = Cu(NO_{3})_{2} + 2Ag}$。滤液为蓝色，说明含$\ce{Cu^{2+}}$，则锌已完全反应，滤液中一定含有的金属离子是$\ce{Zn^{2+}}$、$\ce{Cu^{2+}}$；
(4) 根据质量守恒定律，生成氢气的质量为$20\ \mathrm{g} + 50\ \mathrm{g} - 69.8\ \mathrm{g} = 0.2\ \mathrm{g}$。设混合物中锌粉的质量为$x$，
$\ce{Zn + H_{2}SO_{4} = ZnSO_{4} + H_{2}\uparrow}$
$65\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ 2$
$x\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ 0.2\ \mathrm{g}$
$\dfrac{65}{2} = \dfrac{x}{0.2\ \mathrm{g}}$，解得$x = 6.5\ \mathrm{g}$。
混合物中铜粉的质量为$20\ \mathrm{g} - 6.5\ \mathrm{g} = 13.5\ \mathrm{g}$，则铜粉的质量分数为$\dfrac{13.5\ \mathrm{g}}{20\ \mathrm{g}} × 100\% = 67.5\%$。
【答案】
(1) $\ce{Al_{2}O_{3}}$；
(2) 金属活动性；金属与酸的接触面积；酸的浓度；
(3) $\ce{Zn^{2+}、Cu^{2+}}$；$\ce{Zn + 2AgNO_{3} = Zn(NO_{3})_{2} + 2Ag}$（或$\ce{Cu + 2AgNO_{3} = Cu(NO_{3})_{2} + 2Ag}$）；
(4) 混合物中铜粉的质量分数为$67.5\%$。
【知识点】
金属的化学性质；影响反应速率的因素；化学方程式计算
【点评】
本题综合考查金属相关核心知识，涵盖基础性质、对比实验分析、金属与盐的反应及化学计算，是金属单元的典型综合题，需学生掌握金属活动性顺序、变量分析等关键能力。
【难度系数】
0.6
