Question

某�；瘜W研究性學習小組欲設計實驗驗證Fe、Cu的金屬活動性，他們提出了以下兩種方案．請你幫助他們完成有關實驗項目：
方案Ⅰ：有人提出將大小相等的鐵片和銅片，分別同時放入稀硫酸或稀鹽酸中，觀察產生氣泡的快慢，據此確定它們的活動性．該原理的離子方程式為

Fe+2H⁺═Fe²⁺+H₂↑

．
方案Ⅱ：有人利用Fe、Cu作電極設計成原電池，以確定它們的活動性．試在下面的方框內畫出原電池裝置圖，標出原電池的電極材料和電解質溶液，

并寫出電極反應式．正極反應式：

2H⁺+2e^-=H₂↑

；負極反應式：

Fe=Fe²⁺+2e^-

；
方案Ⅲ：結合你所學的知識，幫助他們再設計一個驗證Fe、Cu活動性的簡單實驗方案與方案Ⅰ、Ⅱ不能雷同：

取無銹鐵棒插入CuSO₄溶液，若鐵棒表面覆蓋一層銅，說明Fe比Cu活動性強

，用離子方程式表示其反應原理：

Fe+Cu²⁺═Cu+Fe²⁺

．

Answer 1

分析：Ⅰ：根據鐵與酸的反應分析并寫出離子方程式；
Ⅱ：利用Fe、Cu作電極設計成原電池，因鐵比銅活潑，負極為鐵，正極為銅，電解質溶液可為酸或銅鹽溶液；
Ⅲ：根據鐵、銅之間的置換反應設計．

解答：解：方案Ⅰ：鐵與稀硫酸反應生成硫酸亞鐵和氫氣，離子方程式為Fe+2H⁺═Fe²⁺+H₂↑，故答案為：Fe+2H⁺═Fe²⁺+H₂↑；
方案Ⅱ：利用Fe、Cu作電極設計成原電池，因鐵比銅活潑，負極為鐵，正極為銅，電解質溶液可為酸或銅鹽溶液，可設計裝置圖為，負極鐵被氧化生成Fe²⁺，正極H⁺被還原生成H₂，正極反應為2H⁺+2e^-→H₂↑，負極反應為
Fe=Fe²⁺+2e^-，
故答案為：；2H⁺+2e^-=H₂↑；Fe=Fe²⁺+2e^-；
方案Ⅲ：根據鐵和銅的置換反應設計，設計方法如下：將鐵片置于CuSO₄溶液中，一段時間后觀察Fe表面有紅色的金屬銅析出，即可以證明金屬鐵的活潑性強于金屬銅的，反應原理為鐵和銅離子發生氧化還原反應生成銅和二價鐵離子，反應的離子方程式為Fe+Cu²⁺═Fe²⁺+Cu，
故答案為：取無銹鐵棒插入CuSO₄溶液，若鐵棒表面覆蓋一層銅，說明Fe比Cu活動性強；Fe+Cu²⁺═Cu+Fe²⁺．

點評：本題以原電池工作原理為載體判斷金屬的活潑性，注意在原電池中不能僅僅根據電極的正負極判斷金屬的活潑性，如：在Mg-Al-NaOH溶液組成的原電池中，鎂的金屬性大于鋁，但鎂作正極，鋁作負極，題目難度不大．