Question

合金在生活中應用十分廣泛．已知某合金粉末除含鋁外，還含有鐵、銅中的一種或兩種．小明利用如圖裝置對合金粉末中鐵、銅的存在進行探究時，誤把氫氧化鈉溶液當成稀硫酸加入到錐形瓶中，他驚奇的發(fā)現(xiàn)有無色氣體放出，注射器活塞向右移動．
【提出問題】難道NaOH溶液也能與某些金屬發(fā)生化學反應嗎？
【查閱資料】
（1）鋁能與氫氧化鈉溶液反應，鐵、銅不能與氫氧化鈉溶液反應．
（2）鋁與氫氧化鈉溶液反應的化學方程式為：
2Al+2NaOH+2H₂O═2NaAlO₂+3H₂↑  （NaAlO₂溶于水，溶液顯無色）
【進行猜想】猜想1：該合金粉末中除鋁外，還含有鐵．
猜想2：該合金粉末中除鋁外，還含有

 

．
猜想3：該合金粉末中除鋁外，還含有鐵、銅．
【定性探究】下列實驗（見表1）僅供選用的試劑：稀硫酸溶液、NaOH溶液．
表1實驗記錄

實驗步驟	實驗現(xiàn)象	結論
①取一定量的合金粉末，加過量的   ，充分反應后濾渣備用．	粉末部分溶解，并有無色氣體放出．	合金中一定含有   ．
②取步驟①所得濾渣，加過量的   ，充分反應．	濾渣部分溶解，并有無色氣體放出，溶液呈淺綠色．	合金中一定含有   ．

【得出結論】猜想

 

成立．
【反思】
（1）一般來說，活潑金屬能與稀硫酸發(fā)生反應，而鋁與酸、堿都能發(fā)生反應，說明鋁具有特殊的性質．
鋁與稀硫酸反應的基本反應類型是

 

．
（2）若小明向合金粉末中加入的是足量的稀硫酸，則最終剩余的固體成分是

 

．
【定量探究】
小明想通過實驗確定該合金中鋁的質量分數(shù)．他稱取合金2克放入上述裝置中，向其中滴加氫氧化鈉溶液至合金不能再溶解為止，共收集到氫氣200mL（已知：氫氣密度為0.09g/L），試計算該合金中鋁的質量分數(shù)．（寫出具體計算過程）

Answer 1

考點：實驗探究物質的性質或變化規(guī)律,金屬的化學性質,反應類型的判定,根據(jù)化學反應方程式的計算

專題：科學探究

分析：【猜想】根據(jù)可能含有的物質進行組合分析；
【定性探究】根據(jù)題目資料中的信息：鋁會與堿反應生成氫氣，而鐵和銅不會與堿反應，根據(jù)鐵能與酸反應產生氣體且溶液呈淺綠色，聯(lián)系題目中所給現(xiàn)象，濾渣溶解會生成氣體，且溶液顯淺綠色，可知合金中有鐵，濾渣部分溶解，說明有不與酸反應的固體，銅在金屬活動性順序中排在氫的后面，不能與酸反應，得知合金中含有銅；
【得出結論】根據(jù)上面的分析得出正確的結論；
【反思】1、根據(jù)鋁會與硫酸反應生成硫酸鋁和氫氣的化學方程式聯(lián)系置換反應的定義進行分析；
2、根據(jù)在金屬活動性順序中，只有排在氫前面的金屬才能與酸反應放出氫氣，排在氫后面的金屬，不能與酸反應，進行分析；
【定量探究】根據(jù)題中所給的數(shù)據(jù)結合化學方程式進行分析解答．

解答：解：【猜想】合金中除了含有鋁之外，還含有鐵、銅中的一種或兩種，結合題中的猜想可知還有銅；
【定性探究】鋁會與堿反應生成氫氣，而鐵和銅不會與堿，濾渣溶解會生成氣體，且溶液顯淺綠色，銅不會與酸反應，可以先用氫氧化鈉鑒別鋁的存在，然后再根據(jù)與酸反應時的現(xiàn)象鑒別鐵和銅的存在；
【得出結論】通過上面的鑒別分析，可以判斷鋁、鐵、銅三種金屬是同時存在的；
【反思】1、鋁和稀硫酸反應生成硫酸鋁和氫氣，滿足置換反應的定義；
2、在金屬活動性順序中，鋁和鐵排在氫之前，銅排在氫的后面，加入足量的稀硫酸后，剩余的固體是銅；
【定量探究】
   生成的氫氣質量為：0.2×0.09=0.018g，
   設合金中鋁的質量為x，
   2Al+2NaOH+2H₂O═2NaAlO₂+3H₂↑
   54                       6
    x                      0.018g    
      

54

x

=

6

0.018g

      x=0.162g
   合金中鋁的質量分數(shù)為：

0.162

2

×100%=8.1%
   答：合金中鋁的質量分數(shù)為8.1%． 
故答案為：【猜想】銅；
【定性探究】

實驗步驟	實驗現(xiàn)象	結論
①NaOH溶液		鋁
②稀硫酸		鐵、銅

【得出結論】3；
【反思】1、置換反應；
2、銅；
【定量探究】
   生成的氫氣質量為：0.2×0.09=0.018g，
   設合金中鋁的質量為x，
   2Al+2NaOH+2H₂O═2NaAlO₂+3H₂↑
   54                       6
    x                      0.018g    
      

54

x

=

6

0.018g

      x=0.162g
   合金中鋁的質量分數(shù)為：

0.162

2

×100%=8.1%
   答：合金中鋁的質量分數(shù)為8.1%．

點評：此題以實驗探究的形式考查了金屬的化學性質，在解此類題時，首先分析需要鑒別的物質的性質，然后結合題中的現(xiàn)象進行逐一的鑒別．