Question

（2007?連云港）某研究性學(xué)習(xí)小組在綜合實踐活動中對某化工廠化驗室排出的廢水感興趣，并對其進行了探究：
[調(diào)查獲悉]廢水中含有硝酸亞鐵、硝酸銀
[查閱資料]含硝酸亞鐵的溶液呈淺綠色
[實驗?zāi)康腯探究用鋅從廢水中最大程度地回收金屬銀的方法；探究鋅和廢水中硝酸亞鐵、硝酸銀的反應(yīng)順序
[實驗用品]廢水、所需化學(xué)試劑及相關(guān)的儀器、用品
[設(shè)計方案]他們設(shè)計了如下方案：

[發(fā)現(xiàn)問題]小組成員分別進行實驗，在得到固體甲的同時發(fā)現(xiàn)：有些同學(xué)得到無色溶液乙，有些同學(xué)得到深淺不同的淺綠色溶液乙，小丹同學(xué)提出問題：哪種結(jié)果能最大程度地回收金屬銀呢？鋅與廢水中哪種物質(zhì)先反應(yīng)呢？
[討論分析]小軍同學(xué)認(rèn)為：這個問題必須通過探究溶液乙或固體甲的組成才能回答，此觀點得到了大家的贊同，經(jīng)研究，他們決定探究溶液乙．于是他們分成兩小組，第一組對無色溶液進行探究，第二組對淺綠色溶液進行探究：
（1）首先他們對溶液乙中的溶質(zhì)作出了多種猜想：
第一組：①溶質(zhì)為  Zn（NO₃）₂  ②溶質(zhì)為 Zn（NO₃）₂、AgNO₃
第二組：③溶質(zhì)為 Fe（NO₃）₂和

Zn（NO₃）

  ④溶質(zhì)為  Fe（NO₃）₂、

Zn（NO₃）₂

和

AgNO₃

（2）小悅同學(xué)思考后指出：“通過實驗或推理，都能排除第一組同學(xué)提出的猜想②，從而確立猜想①是合理的”，請你敘述其推理過程

若猜想②成立，說明Fe（NO₃）₂與Zn反應(yīng)生成Fe，而Fe會與過濾前的溶液中AgNO₃反應(yīng)，即鐵和AgNO₃不可能都有，從而排除猜想②

．
（3）第二組同學(xué)經(jīng)過向不同的淺綠色溶液中加入一種試劑，觀察實驗現(xiàn)象后得出結(jié)論，使③④兩種猜想都得以驗證．請你參與到實驗操作過程中并完成下表：

實驗操作	實驗現(xiàn)象和結(jié)論
取少量乙溶液于試管中， 在溶液中插入一根銅絲 ，觀察． 或者（取少量乙溶液于試管中， 滴加幾滴稀鹽酸（或其他氯化物溶液） ）	若 銅絲表面無變化 ，則是 Zn（NO3）2、Fe（NO3）2 ，若 銅絲表面有銀白色固體析出 則是 Zn（NO3）2、Fe（NO3）2、AgNO3 ． 或者（若 溶液無明顯變化 ，則溶質(zhì)是 Zn（NO3）2、Fe（NO3）2 ，若 溶液中有沉淀生成 ，則溶質(zhì)是 Zn（NO3）2、Fe（NO3）2、AgNO3 ．）

[交流后得出結(jié)論]
（4）當(dāng)反應(yīng)后溶液呈無色，溶質(zhì)為

Zn（NO₃）₂

或當(dāng)反應(yīng)后溶液呈淺綠色，溶質(zhì)為

Zn（NO₃）₂

和

Fe（NO₃）₂

時，能最大程度地回收金屬銀．通過探究，同學(xué)們認(rèn)為：“使用過量的鋅，過濾后得無色溶液”是方便、快捷并確保最大程度地回收金屬銀的一種方法．經(jīng)過觀察和思考，同學(xué)們還得出了 Zn先和廢水中

AgNO₃

反應(yīng)，再和

Fe（NO₃）₂

反應(yīng)的結(jié)論．
[探究后反思]（5）老師評價：這種方法雖然方便、快捷，但也有不足，請你指出它的不足

浪費一些鋅和稀硫酸，最好能對亞鐵鹽和鋅鹽進行回收利用，又能減少污染（或其他合理答案）

．

Answer 1

分析：在金屬活動性順序中，越靠前的金屬活動性越強，只有排在氫前的金屬才可以和稀酸溶液反應(yīng)生成氫氣，只有前面的金屬可以和排在它后面的金屬從鹽溶液中置換出來；
一種金屬和含有多種溶質(zhì)的鹽溶液反應(yīng)時，首先置換那種最不活潑的金屬．

解答：解：（1）由于鋅在鐵和銀的前面，因此無論和誰反應(yīng)都會有硝酸鋅生成，故答案為：Zn（NO₃）₂，Zn（NO₃）₂、AgNO₃
（2）由于第一組同學(xué)研究的是無色溶液，即溶液中沒有硝酸亞鐵，說明硝酸亞鐵中的鐵元素已經(jīng)全部轉(zhuǎn)化成了金屬鐵，即在濾渣中一定有金屬鐵；而在過濾前，鐵又能和溶液中的硝酸銀反應(yīng)，因此有鐵就不可能有硝酸銀，故答案為：若猜想②成立，說明Fe（NO₃）₂與Zn反應(yīng)生成Fe，而Fe會與過濾前的溶液中AgNO₃反應(yīng)，即鐵和AgNO₃不可能都有，從而排除猜想②
（3）由于第二組研究的是淺綠色溶液，即溶液中一定含有硝酸亞鐵，但溶液中除了含有硝酸亞鐵外，還一定會含有新生成的硝酸鋅，因此只要證明是否含有硝酸銀即可，可以選擇一種只能夠和硝酸銀溶液反應(yīng)而且有明顯實驗現(xiàn)象的物質(zhì)就行．故答案為：

實驗操作	實驗現(xiàn)象和結(jié)論
在溶液中插入一根銅絲     滴加幾滴稀鹽酸（或其他氯化物溶液）	銅絲表面無變化，Zn（NO3）2、Fe（NO3）3，銅絲表面有銀白色固體析出，Zn（NO3）2、Fe（NO3）2、AgNO3 溶液無明顯變化，Zn（NO3）2、Fe（NO3）2，溶液中有沉淀生成，Zn（NO3）2、Fe（NO3）2、AgNO3

 （4）根據(jù)上述分析可得，溶液為無色溶液時，溶液中只有硝酸鋅；溶液為淺綠色溶液時，溶液中有硝酸亞鐵和硝酸鋅；在金屬活動性順序中，最活潑的金屬首先和那種和它隔著遠的金屬的鹽溶液反應(yīng)，故答案為：Zn（NO₃）₂，Zn（NO₃）₂，F(xiàn)e（NO₃）₂，AgNO₃，F(xiàn)e（NO₃）₂
（5）由于加入過量的鋅雖然把銀全部置換出來了，但是置換出來的金屬銀中還混有金屬鐵和鋅，為了得到純凈的銀，還得消耗大量的稀硫酸，而且生成的硫酸亞鐵和硫酸鋅也會對環(huán)境造成一定的污染，故答案為：浪費一些鋅和稀硫酸，最好能對亞鐵鹽和鋅鹽進行回收利用，又能減少污染（或其他合理答案）

點評：本題難度較大，主要考查了對金屬活動性順序的應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題、靈活運用知識的能力．