Question

某化學學習小組為比較鎂和鋁的金屬活動性強弱設計了如下實驗方案．實驗準備：
（1）用98%的濃硫酸配制l0%的硫酸溶液．現(xiàn)有燒杯、玻璃棒、量筒，還需要的儀器有

膠頭滴管

；
[方案一]在等質(zhì)量的鎂條和鋁片的兩支試管中，分別與相同體積相同質(zhì)量分數(shù)的硫酸反應，觀察到鎂比鋁反應更劇烈，說明

鎂比鋁的金屬活動性強

．
[反思]：有的同學認為這種方案不夠合理，理由是

金屬與酸的接觸面積不同，與酸的反應速度也不同

．
[方案二]
（1）連接儀器組裝成如右圖所示實驗裝置．某學生用抽拉法檢查該裝置的氣密性，發(fā)現(xiàn)被拉出的針筒活塞一段時間后又回到原來的位置，你認為該裝置是否漏氣？

不漏氣

．
（2）依次進行鎂、鋁與硫酸反應，寫出鎂與硫酸反應的化學方程式：

Mg+H₂S0₄═MgS0₄十H₂↑

；要比較兩種金屬活動性強弱，可以測定兩種金屬硫酸反應得到相同體積氫氣所需要的時間；還可測定

相同時間內(nèi)產(chǎn)生的氣體體積

．
[拓展]鎂與鋁分別與足量的質(zhì)量分數(shù)為l0%稀硫酸反應，如制得相同質(zhì)量的氫氣，則鎂與鋁的質(zhì)量比為

4：3

．
[方案三]請設計一個與上述實驗不同的方案，比較鎂和鋁的金屬活動性強弱：

將鎂條、鋁條分別在空氣中點燃，比較現(xiàn)象

．

Answer 1

分析：【實驗準備】（1）根據(jù)配制溶液操作分析用到的儀器，并根據(jù)稀釋濃硫酸的要求及注意事項分析；
【方案一】根據(jù)金屬與酸反應的劇烈程度比較金屬的活動性；
【反思】根據(jù)影響反應速率的因素分析解答；
【方案二】（1）根據(jù)檢查裝置氣密性的原理分析；
（2）根據(jù)鎂與硫酸的反應原理寫出方程式；比較兩種金屬活動性強弱，可以測定兩種金屬硫酸反應得到相同體積氫氣所需要的時間；還可測定等時間內(nèi)產(chǎn)生氣體的體積；
【拓展】根據(jù)鎂與酸反應時化合價為+2價、鋁與酸反應時的化合價為+3價，利用一定量金屬完全反應產(chǎn)生氫氣質(zhì)量=

金屬元素化合價

金屬相對原子質(zhì)量

×金屬質(zhì)量，可以較簡單地計算出產(chǎn)生相同質(zhì)量氫氣時，消耗掉鎂和鋁的質(zhì)量比；
【方案三】根據(jù)鎂鋁與氧氣的反應設計實驗．

解答：解：【實驗準備】（1）用98%的濃硫酸配制l0%的硫酸溶液．除了需要上述儀器外，還 需要用到量筒量取濃硫酸以及水的體積，接近刻度線時用膠頭滴管；在稀釋濃硫酸時，一定要把濃硫酸慢慢注入水中，并不斷攪拌；
【方案一】由于兩種金屬與硫酸反應時鎂比鋁反應更劇烈，說明鎂比鋁的活動性強；
【反思】由于用的是鎂條和鋁片，金屬與酸的接觸面積不同，也能影響金屬與酸反應的速率；所以沒控制相同的條件，金屬表面產(chǎn)生氣泡的快慢，也會受到影響；
【方案二】（1）如果裝置不漏氣，針筒的活塞被拉出一段后，針筒內(nèi)壓強變小，在大氣壓的作用下，活塞一段時間后又回到原來的位置；
（2）鎂與硫酸反應生成了硫酸鎂和氫氣，反應的化學方程式是：Mg+H₂S0₄═MgS0₄十H₂↑；要比較兩種金屬活動性強弱，可以測定兩種金屬與硫酸反應得到相同體積氫氣所需要的時間；還可測定相同時間內(nèi)產(chǎn)生的氣體體積；
【拓展】假設消耗鎂的質(zhì)量為M，消耗鋁的質(zhì)量為A，

2

24

×M=

3

27

×A 解得 M：A=4：3；
【方案三】由于鎂、鋁的活潑性不同，在空中與氧氣的反應不同．所以，比較鎂和鋁的金屬活動性強弱，還可設計實驗：將鎂條、鋁條分別在空氣中點燃，比較現(xiàn)象的不同進行分析；
故答案為：【實驗準備】（1）膠頭滴管；  
【方案一】鎂比鋁的金屬活動性強；
【反思】金屬與酸的接觸面積不同，與酸的反應速度也不同；
【方案二】（1）不漏氣；   
 （2）Mg+H₂S0₄═MgS0₄十H₂↑；相同時間內(nèi)產(chǎn)生的氣體體積；
【拓展】4：3；
【方案三】將鎂條、鋁條分別在空氣中點燃，比較現(xiàn)象；

點評：本題是一道綜合知識題目，考查的角度較廣，難度較大，既考查了對金屬活動性順序的掌握和應用，又考查了金屬與酸反應時的質(zhì)量計算，要求同學們要根據(jù)題意認真分析解答．