题目内容
合金在生活中应用十分广泛．已知某合金粉末除含铝外，还含有铁、铜中的一种或两种．小明利用如图装置对合金粉末中铁、铜的存在进行探究时，误把氢氧化钠溶液当成稀硫酸加入到锥形瓶中，他惊奇的发现有无色气体放出，注射器活塞向右移动．【提出问题】难道NaOH溶液也能与某些金属发生化学反应吗？
【查阅资料】
（1）铝能与氢氧化钠溶液反应，铁、铜不能与氢氧化钠溶液反应．
（2）铝与氢氧化钠溶液反应的化学方程式为：
2Al+2NaOH+2H2O═2NaAlO2+3H2↑ （NaAlO2溶于水，溶液显无色）
【进行猜想】猜想1：该合金粉末中除铝外，还含有铁．
猜想2：该合金粉末中除铝外，还含有
猜想3：该合金粉末中除铝外，还含有铁、铜．
【定性探究】下列实验（见表1）仅供选用的试剂：稀硫酸溶液、NaOH溶液．
表1实验记录
| 实验步骤 | 实验现象 | 结论 |
| ①取一定量的合金粉末，加过量的 |
粉末部分溶解，并有无色气体放出． | 合金中一定含有 |
| ②取步骤①所得滤渣，加过量的 |
滤渣部分溶解，并有无色气体放出，溶液呈浅绿色． | 合金中一定含有 |
【反思】
（1）一般来说，活泼金属能与稀硫酸发生反应，而铝与酸、碱都能发生反应，说明铝具有特殊的性质．
铝与稀硫酸反应的基本反应类型是
（2）若小明向合金粉末中加入的是足量的稀硫酸，则最终剩余的固体成分是
【定量探究】
小明想通过实验确定该合金中铝的质量分数．他称取合金2克放入上述装置中，向其中滴加氢氧化钠溶液至合金不能再溶解为止，共收集到氢气200mL（已知：氢气密度为0.09g/L），试计算该合金中铝的质量分数．（写出具体计算过程）
考点：实验探究物质的性质或变化规律,金属的化学性质,反应类型的判定,根据化学反应方程式的计算
专题：科学探究
分析：【猜想】根据可能含有的物质进行组合分析；
【定性探究】根据题目资料中的信息：铝会与碱反应生成氢气，而铁和铜不会与碱反应，根据铁能与酸反应产生气体且溶液呈浅绿色，联系题目中所给现象，滤渣溶解会生成气体，且溶液显浅绿色，可知合金中有铁，滤渣部分溶解，说明有不与酸反应的固体，铜在金属活动性顺序中排在氢的后面，不能与酸反应，得知合金中含有铜；
【得出结论】根据上面的分析得出正确的结论；
【反思】1、根据铝会与硫酸反应生成硫酸铝和氢气的化学方程式联系置换反应的定义进行分析；
2、根据在金属活动性顺序中，只有排在氢前面的金属才能与酸反应放出氢气，排在氢后面的金属，不能与酸反应，进行分析；
【定量探究】根据题中所给的数据结合化学方程式进行分析解答．
【定性探究】根据题目资料中的信息：铝会与碱反应生成氢气，而铁和铜不会与碱反应，根据铁能与酸反应产生气体且溶液呈浅绿色，联系题目中所给现象，滤渣溶解会生成气体，且溶液显浅绿色，可知合金中有铁，滤渣部分溶解，说明有不与酸反应的固体，铜在金属活动性顺序中排在氢的后面，不能与酸反应，得知合金中含有铜；
【得出结论】根据上面的分析得出正确的结论；
【反思】1、根据铝会与硫酸反应生成硫酸铝和氢气的化学方程式联系置换反应的定义进行分析；
2、根据在金属活动性顺序中，只有排在氢前面的金属才能与酸反应放出氢气，排在氢后面的金属，不能与酸反应，进行分析；
【定量探究】根据题中所给的数据结合化学方程式进行分析解答．
解答：解：【猜想】合金中除了含有铝之外，还含有铁、铜中的一种或两种，结合题中的猜想可知还有铜；
【定性探究】铝会与碱反应生成氢气，而铁和铜不会与碱，滤渣溶解会生成气体，且溶液显浅绿色，铜不会与酸反应，可以先用氢氧化钠鉴别铝的存在，然后再根据与酸反应时的现象鉴别铁和铜的存在；
【得出结论】通过上面的鉴别分析，可以判断铝、铁、铜三种金属是同时存在的；
【反思】1、铝和稀硫酸反应生成硫酸铝和氢气，满足置换反应的定义；
2、在金属活动性顺序中，铝和铁排在氢之前，铜排在氢的后面，加入足量的稀硫酸后，剩余的固体是铜；
【定量探究】
生成的氢气质量为：0.2×0.09=0.018g，
设合金中铝的质量为x，
2Al+2NaOH+2H2O═2NaAlO2+3H2↑
54 6
x 0.018g
=
x=0.162g
合金中铝的质量分数为：
×100%=8.1%
答：合金中铝的质量分数为8.1%．
故答案为：【猜想】铜；
【定性探究】
【得出结论】3；
【反思】1、置换反应；
2、铜；
【定量探究】
生成的氢气质量为：0.2×0.09=0.018g，
设合金中铝的质量为x，
2Al+2NaOH+2H2O═2NaAlO2+3H2↑
54 6
x 0.018g
=
x=0.162g
合金中铝的质量分数为：
×100%=8.1%
答：合金中铝的质量分数为8.1%．
【定性探究】铝会与碱反应生成氢气，而铁和铜不会与碱，滤渣溶解会生成气体，且溶液显浅绿色，铜不会与酸反应，可以先用氢氧化钠鉴别铝的存在，然后再根据与酸反应时的现象鉴别铁和铜的存在；
【得出结论】通过上面的鉴别分析，可以判断铝、铁、铜三种金属是同时存在的；
【反思】1、铝和稀硫酸反应生成硫酸铝和氢气，满足置换反应的定义；
2、在金属活动性顺序中，铝和铁排在氢之前，铜排在氢的后面，加入足量的稀硫酸后，剩余的固体是铜；
【定量探究】
生成的氢气质量为：0.2×0.09=0.018g，
设合金中铝的质量为x，
2Al+2NaOH+2H2O═2NaAlO2+3H2↑
54 6
x 0.018g
| 54 |
| x |
| 6 |
| 0.018g |
x=0.162g
合金中铝的质量分数为：
| 0.162 |
| 2 |
答：合金中铝的质量分数为8.1%．
故答案为：【猜想】铜；
【定性探究】
| 实验步骤 | 实验现象 | 结论 |
| ①NaOH溶液 | 铝 | |
| ②稀硫酸 | 铁、铜 |
【反思】1、置换反应；
2、铜；
【定量探究】
生成的氢气质量为：0.2×0.09=0.018g，
设合金中铝的质量为x，
2Al+2NaOH+2H2O═2NaAlO2+3H2↑
54 6
x 0.018g
| 54 |
| x |
| 6 |
| 0.018g |
x=0.162g
合金中铝的质量分数为：
| 0.162 |
| 2 |
答：合金中铝的质量分数为8.1%．
点评：此题以实验探究的形式考查了金属的化学性质，在解此类题时，首先分析需要鉴别的物质的性质，然后结合题中的现象进行逐一的鉴别．
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