Question

丹尼爾?舍特曼是2011年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)獲得者．他第一個(gè)發(fā)現(xiàn)了準(zhǔn)晶體（準(zhǔn)晶體晶體是一種介于晶體和非晶體之間的固體物質(zhì)）．科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)．三種金屬或兩種金屬可以組成準(zhǔn)晶體．現(xiàn)有鐵、銅和鋁組成的準(zhǔn)晶體樣品M．某研究性學(xué)習(xí)小組．為了探究準(zhǔn)晶體樣品M的組成及含量．?dāng)M定了以下探究過(guò)程．清回答下列問(wèn)題：
【實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)】
探究準(zhǔn)晶體樣品M的成分及含量．
【提出假設(shè)】
猜想l：樣品M的成分是鐵和銅：
情想2：樣品M的成分是鐵和鋁；
猜想3：樣品M的成分足銅和鋁；
猜想4（請(qǐng)你補(bǔ)充）

 

【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)】
取兩份質(zhì)量均為mg的樣品M．按實(shí)驗(yàn)1（如圖1所示）和實(shí)驗(yàn)2（如圖2所示．圖2的C管是堿式滴定管）裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：
實(shí)驗(yàn)前后都是常溫、常壓．按圖1、圖2實(shí)驗(yàn)方案都能順利完成實(shí)驗(yàn)．待樣品M完全溶解后．測(cè)得氣體體積析算成標(biāo)準(zhǔn)狀況下分別為V₁mL和V₂mL．
（1）寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)1錐形瓶中可能發(fā)生反應(yīng)的離子方程式

 

．
（2）實(shí)驗(yàn)2裝置的氣密性檢驗(yàn)的操作方法是

 

．
【實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理】
（3）若V₂＞V₁≠0，則樣品M的組成是

 

．
（4）若猜想2成立，則樣品M中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

 

．
【實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)】
（5）實(shí)驗(yàn)l的裝置（圖1）和實(shí)驗(yàn)2的裝置（圖2）均能實(shí)現(xiàn)固體和液體反應(yīng)產(chǎn)生氣體．并都能測(cè)得產(chǎn)生氣體的體積．甲同學(xué)認(rèn)為實(shí)驗(yàn)1的裝置（圖1）比實(shí)驗(yàn)2的（圖2）更好．乙同學(xué)認(rèn)為實(shí)驗(yàn)2的裝置（圖2）比實(shí)驗(yàn)1的裝置（圖1）更好．請(qǐng)你簡(jiǎn)述乙同學(xué)的理由是

 

（任寫(xiě)一條）

Answer 1

考點(diǎn)：探究物質(zhì)的組成或測(cè)量物質(zhì)的含量

專題：實(shí)驗(yàn)探究和數(shù)據(jù)處理題

分析：據(jù)題意，M只含鐵、鋁、銅三種金屬中的兩種或三種，所以猜想4：M的成分是銅、鐵、鋁；其中鋁既能與強(qiáng)酸反應(yīng)，又能與強(qiáng)堿反應(yīng)；鐵只能溶于強(qiáng)酸，不溶于強(qiáng)堿；銅既不溶于氫氧化鈉，也不溶于稀硫酸．
（1）實(shí)驗(yàn)1中氫氧化鈉溶液只與鋁反應(yīng)；
（2）檢驗(yàn)該裝置氣密性的操作方法為：關(guān)閉分液漏斗旋塞，向量氣管中注入水，使量氣管內(nèi)的水面高于左邊容器內(nèi)的水面，靜置，若水面不發(fā)生變化，則裝置氣密性好；
（3）根據(jù)鋁既能與強(qiáng)酸反應(yīng)，又能與強(qiáng)堿反應(yīng)；鐵只能溶于強(qiáng)酸，不溶于強(qiáng)堿；銅既不溶于氫氧化鈉，也不溶于稀硫酸，若V₂＞V₁≠0，說(shuō)明樣品M的組成是一定含有鐵和鋁，可能含有銅；
（4）若猜想2成立，即樣品M的成分是鐵和鋁，根據(jù)V₂-V₁即為鐵與鹽酸反應(yīng)生成的氫氣計(jì)算鐵的量，再進(jìn)一步計(jì)算含量；
（5）根據(jù)實(shí)驗(yàn)2的裝置（圖2）的特點(diǎn)量氣更準(zhǔn)確 或 調(diào)平液面更方便 或 不易堵塞等來(lái)分析．

解答： 解：據(jù)題意，M只含鐵、鋁、銅三種金屬中的兩種或三種，所以猜想4：M的成分是銅、鐵、鋁；其中鋁既能與強(qiáng)酸反應(yīng)，又能與強(qiáng)堿反應(yīng)；鐵只能溶于強(qiáng)酸，不溶于強(qiáng)堿；銅既不溶于氫氧化鈉，也不溶于稀硫酸．
猜想4：M的成分是銅、鐵、鋁，故答案為：銅、鐵、鋁；
（1）實(shí)驗(yàn)1中氫氧化鈉溶液只與鋁反應(yīng)，反應(yīng)的離子方程式為：2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑；故答案為：2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑；
（2）檢驗(yàn)該裝置氣密性的操作方法為：關(guān)閉分液漏斗旋塞，向量氣管中注入水，使量氣管內(nèi)的水面高于左邊容器內(nèi)的水面，靜置，若水面不發(fā)生變化，則裝置氣密性好；故答案為：關(guān)閉分液漏斗旋塞，向量氣管中注入水，使量氣管內(nèi)的水面高于左邊容器內(nèi)的水面，靜置，若水面不發(fā)生變化，則裝置氣密性好；
（3）根據(jù)鋁既能與強(qiáng)酸反應(yīng)，又能與強(qiáng)堿反應(yīng)；鐵只能溶于強(qiáng)酸，不溶于強(qiáng)堿；銅既不溶于氫氧化鈉，也不溶于稀硫酸，若V₂＞V₁≠0，說(shuō)明樣品M的組成是一定含有鐵和鋁，可能含有銅，故答案為：一定含有鐵和鋁，可能含有銅；
（4）若猜想2成立，即樣品M的成分是鐵和鋁，則V₂-V₁即為鐵與鹽酸反應(yīng)生成的氫氣，所以鐵的質(zhì)量為：

V 2-V 1

22.4

×10^-3×56=0.0025（V₂-V₁），則樣品M中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

0.0025(V2-V1)

m

×100%=

V 2-V 1

400m

×100%，故答案為：

V 2-V 1

400m

×100%；
（5）實(shí)驗(yàn)2的裝置（圖2）相對(duì)于實(shí)驗(yàn)1的裝置（圖1）具有量氣更準(zhǔn)確或調(diào)平液面更方便或不易堵塞等優(yōu)點(diǎn)，故答案為：量氣更準(zhǔn)確或調(diào)平液面更方便或不易堵塞等．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了物質(zhì)性質(zhì)的分析判斷，實(shí)驗(yàn)裝置的理解應(yīng)用，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，題目難度中等．