Question

【题目】科学研究发现，三种金属或两种金属可以组成准晶体。某准晶体样品M可能由铁、铜和铝中的三种或两种组成。（已知：2Al +2NaOH +2H2O=2NaAlO2+3H2↑，铁和铜与NaOH溶液不反应）

【实验目的】探究准晶体M的成分。

【提出假设】猜想1：M的成分是铁和铜；猜想2：M的成分是铁和铝；猜想3：M的成分是铜和铝；猜想4：M的成分是铁、铜和铝

【设计实验】取两份质量均为m g的M样品，按图1和图2装置分别进行实验：实验前后条件都是常温、常压，待样品M充分反应后，按图1、图2实验方案完成实验并测得气体体积分别为V1 L和V2 L（所测定的气体体积已折合成标准状况）。

（1）若该实验需要5.0mol/LNaOH溶液 80mL，配制时应称量_____________g NaOH（用托盘天平），配制溶液时所需的玻璃仪器除了烧杯、玻璃棒、量筒和胶头滴管外，还需要的玻璃仪器有_____________ ，若称量的NaOH固体中混有Na2O杂质会导致所配溶液浓度 __________（填“偏大”、“偏小”或“无影响”）

（2）进行实验1前，B瓶中的水没有装满，使测得的气体体积 ____________（填“偏大”、“偏小”或“无影响”），实验2中的导管a的作用为_______________________并能防止因加入液体而排出锥形瓶内部分空气，导致测定的气体体积偏大。

（3）若V1≠0，则推测上述猜想 ________（填“1”、“2”、“3”或“4”）一定不成立，若猜想3成立，则V1 ________V2（填“＞”、“＜”或“＝”）。

（4）若V1＜V2≠0 ，则M样品中铁的质量为____________g（用含V1和V2式子表示）

Answer 1

【答案】 20.0 100 mL容量瓶 偏大 无影响 平衡压强，使硫酸顺利流下 1 = 2.5（V2—V1）

【解析】根据题意，M只含铁、铝、铜三种金属中的两种或三种，其中铝既能与强酸反应，又能与强碱反应；铁只能溶于强酸，不溶于强碱；铜既不溶于氢氧化钠，也不溶于稀硫酸。

(1)若该实验需要5.0mol/LNaOH溶液 80mL，需要选用100mL的容量瓶进行配制，配制时应称量NaOH的质量为5.0mol/L×0.1L×40g/mol=20.0g；配制一定物质的量浓度的溶液步骤有：计算、称量、溶解、冷却转移、洗涤转移、定容、摇匀，配制溶液时所需的玻璃仪器除了烧杯、玻璃棒、量筒和胶头滴管外，还需要100mL的容量瓶；若称量的NaOH固体中混有Na2O杂质会导致溶质的物质的量偏高，所配溶液浓度偏大，故答案为：20.0；100 mL容量瓶；偏大；

(2)如果实验前B瓶液体没有装满水，不影响实验结果，因为理论上B管收集的气体体积等于排入C管里液体的体积；实验2中的导管a的作用平衡压强，使硫酸顺利流下，故答案为：无影响；平衡压强，使硫酸顺利流下；

(3)若V1≠0，说明实验1测出有气体产生，说明一定有铝与氢氧化钠反应，猜想1不成立，因为铁和铜都不能与氢氧化钠反应；若猜想3成立，即M为铜和铝，实验1和实验2使用的样品M质量相等，铜不参与反应，产生的气体体积相等，故答案：1；=；

(4)若V1＜V2≠0 ，说明样品中含有铝和铁，可能含有铜，等量的铝无论与酸反应还是与强碱反应生成的氢气相等，M样品中铁反应放出的氢气为(V2-V1)L，铁的质量为×56g/mol=2.5(V2—V1)g，故答案为：2.5(V2—V1)。