题目内容
(2013?港北区二模)已知某混合金属粉末中除铝外还含有铁、铜中的一种或两种,所含金属的量都在5%以上.请设计实验探究该粉末中铁、铜的存在.
资料在线:
铝与氢氧化钠溶液反应生成溶于水的偏铝酸钠和氢气(2Al+2H2O+2NaOH=2NaAlO2+3H2↑),铁和铜不与氢氧化钠溶液反应.
可供选择的实验用品:烧杯、大试管、量筒、滴管、燃烧匙、药匙、磁铁;稀硫酸、稀盐酸、Na0H溶液、氨水.
请你参与并完成以下实验探究过程:
I、提出假设
(1)假设1:该混合金属粉末中除铝外还含有Fe.
(2)假设2:该混合金属粉末中除铝外还含有
(3)假设3:该混合金属粉末中除铝外还含有Fe、Cu.
II、设计并实施实验方案
(4)基于假设1,不用化学试剂,证明金属铁的存在可用
(5)基于假设2,将混合金属粉末加入足量稀盐酸,你观察到的现象是
(6)基于假设3,请你完成实验操作,描述实验现象.
III、已知该金属粉末的组成为铝、铁和铜
(7)为测定混合金属粉末中铝的质量分数,取20g该金属粉末,把100g氢氧化钠溶液平均分成5份依次加入,充分反应后,过滤出固体,将其洗涤、干燥、称量.实验过程中得到的部分数据与图象如下:
①分析以上数据可知,上表中n的值为
②该金属粉末中Al的质量分数为
③列式计算:所用氢氧化钠溶液的溶质质量分数为多少?
资料在线:
铝与氢氧化钠溶液反应生成溶于水的偏铝酸钠和氢气(2Al+2H2O+2NaOH=2NaAlO2+3H2↑),铁和铜不与氢氧化钠溶液反应.
可供选择的实验用品:烧杯、大试管、量筒、滴管、燃烧匙、药匙、磁铁;稀硫酸、稀盐酸、Na0H溶液、氨水.
请你参与并完成以下实验探究过程:
I、提出假设
(1)假设1:该混合金属粉末中除铝外还含有Fe.
(2)假设2:该混合金属粉末中除铝外还含有
Cu(或铜)
Cu(或铜)
.(3)假设3:该混合金属粉末中除铝外还含有Fe、Cu.
II、设计并实施实验方案
(4)基于假设1,不用化学试剂,证明金属铁的存在可用
磁铁吸引金属粉末,有粉末被吸引,证明含有铁
磁铁吸引金属粉末,有粉末被吸引,证明含有铁
.(5)基于假设2,将混合金属粉末加入足量稀盐酸,你观察到的现象是
金属粉末部分溶解,有气泡生成
金属粉末部分溶解,有气泡生成
.(6)基于假设3,请你完成实验操作,描述实验现象.
实验步骤 | 实验操作(说明仪器和试剂) | 实验现象 | 结论 |
① | 取少许粉末放入大试管中,再滴加 足量(或过量)的NaOH溶液 足量(或过量)的NaOH溶液 ,充分反应后,静置,弃去清液得到固体. |
固体粉末 部分溶解 部分溶解 ,有 气泡放出 气泡放出 . |
仅除去铝 |
② | 再往大试管中加 足量(或过量)的稀硫酸(或稀盐酸) 足量(或过量)的稀硫酸(或稀盐酸) ,充分反应. |
固体 部分溶解并有气泡放出 部分溶解并有气泡放出 ,溶液 呈浅绿色 呈浅绿色 . |
证明含有铁 |
③ | 将大试管静置,弃去上层清液,加水,多次洗涤剩余固体 | 剩余固体呈紫红色 | 证明含有铜 |
(7)为测定混合金属粉末中铝的质量分数,取20g该金属粉末,把100g氢氧化钠溶液平均分成5份依次加入,充分反应后,过滤出固体,将其洗涤、干燥、称量.实验过程中得到的部分数据与图象如下:
加NaOH溶液的次数 | 第一次 | 第二次 | 第三次 | … |
剩余固体的质量/g | 1 6.5 | n | 9.5 | … |
13
13
;②该金属粉末中Al的质量分数为
70
70
%;③列式计算:所用氢氧化钠溶液的溶质质量分数为多少?
分析:通过查阅资料可知:假设1:该混合金属粉末中除铝外还含有Fe;假设2:该混合金属粉末中除铝外还含有铜;假设3:该混合金属粉末中除铝外还含有Fe、Cu;在假设1中,不用化学试剂,证明金属铁的存在可用:磁铁吸引金属粉末,有粉末被吸引,证明含有铁;基于假设2,将混合金属粉末加入足量稀盐酸,观察到的现象是:金属粉末部分溶解,有气泡生成;因为只有金属铝反应,铜不反应;在假设3中,取少许粉末放入大试管中,再滴加足量(或过量)的NaOH溶液,现象是固体粉末部分溶解,并有气泡放出,此步骤中除去了铝;再往大试管中加足量(或过量)的稀硫酸(或稀盐酸),固体部分溶解并有气泡放出,溶液呈浅绿色,证明有铁;多次洗涤剩余固体,剩余固体呈紫红色,证明含有铜.根据表格的信息和图象可知:每加20g氢氧化钠溶液就会消耗掉3.5g铝,因此n=13g,铝的质量=20g-6g=14g;铝的质量分数=
×100%=70%.
14g |
20g |
解答:解:(2)假设1:该混合金属粉末中除铝外还含有Fe;假设2:该混合金属粉末中除铝外还含有铜;假设3:该混合金属粉末中除铝外还含有Fe、Cu;故答案为:Cu(或铜)
(4)在假设1中,不用化学试剂,证明金属铁的存在可用:磁铁吸引金属粉末,有粉末被吸引,证明含有铁;故答案为:磁铁吸引金属粉末,有粉末被吸引,证明含有铁
(5)基于假设2,将混合金属粉末加入足量稀盐酸,观察到的现象是:金属粉末部分溶解,有气泡生成;因为只有金属铝反应,铜不反应;故答案为:金属粉末部分溶解,有气泡生成
(6)在假设3中,取少许粉末放入大试管中,再滴加足量(或过量)的NaOH溶液,现象是固体粉末部分溶解,并有气泡放出,此步骤中除去了铝;再往大试管中加足量(或过量)的稀硫酸(或稀盐酸),固体部分溶解并有气泡放出,溶液呈浅绿色,证明有铁;多次洗涤剩余固体,剩余固体呈紫红色,证明含有铜.故答案为:
(7)根据表格的信息和图象可知:每加20g氢氧化钠溶液就会消耗掉3.5g铝,因此n=13g,铝的质量=20g-6g=14g;铝的质量分数=
×100%=70%,故答案为:①13 ②70
③解:20 g该金属粉末中铝的质量为:20g-6g=14g
设氢氧化钠溶液中溶质质量为x.
2Al+2H2O+2NaOH=2NaAlO2+3H2↑
54 80
14g x
=
x≈20.7g
氢氧化钠溶液中溶质质量分数为:
×100%≈25.9%
答:氢氧化钠溶液中溶质质量分数为25.9%.
故答案为:25.9%.
(4)在假设1中,不用化学试剂,证明金属铁的存在可用:磁铁吸引金属粉末,有粉末被吸引,证明含有铁;故答案为:磁铁吸引金属粉末,有粉末被吸引,证明含有铁
(5)基于假设2,将混合金属粉末加入足量稀盐酸,观察到的现象是:金属粉末部分溶解,有气泡生成;因为只有金属铝反应,铜不反应;故答案为:金属粉末部分溶解,有气泡生成
(6)在假设3中,取少许粉末放入大试管中,再滴加足量(或过量)的NaOH溶液,现象是固体粉末部分溶解,并有气泡放出,此步骤中除去了铝;再往大试管中加足量(或过量)的稀硫酸(或稀盐酸),固体部分溶解并有气泡放出,溶液呈浅绿色,证明有铁;多次洗涤剩余固体,剩余固体呈紫红色,证明含有铜.故答案为:
实验步骤 | 实验操作(说明仪器和试剂) | 实验现象 | 结论 |
① | 足量(或过量)的NaOH溶液 | 部分溶解 气泡放出 | |
② | 足量(或过量)的稀硫酸(或稀盐酸) | 部分溶解并有气泡放出 呈浅绿色 |
14g |
20g |
③解:20 g该金属粉末中铝的质量为:20g-6g=14g
设氢氧化钠溶液中溶质质量为x.
2Al+2H2O+2NaOH=2NaAlO2+3H2↑
54 80
14g x
54 |
80 |
14g |
x |
氢氧化钠溶液中溶质质量分数为:
20.7g |
80g |
答:氢氧化钠溶液中溶质质量分数为25.9%.
故答案为:25.9%.
点评:本题能使同学们体会到实验探究的一般过程,本考点既考查了实验步骤的设计,又考查了化学方程式的书写和有关的计算,还对实验进行了评价,综合性比较强.实验探究题是近几年中考的热点之一,它包括实验方法和过程的探究,实验结论和实验规律的探究等.本题通过实验资料和实验分析,得到了正确的结论,属于结论性探究.同学们要具体分析,综合掌握.
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