Question

1．铝和氧化铁的反应：2Al+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;900℃-1550℃\;}}{\;}$Al₂O₃+2Fe，该反应可用于焊接铁轨，某小组取铝粉和氧化铁的混合物，使之充分反应，反应中放出大量的热并发出耀眼的光芒，同时有熔融物生成．该小组对所得熔融物的成分进行了探究．
【查阅资料】：

物质	Al	Al2O3	Fe	Fe2O3
熔点/℃	660	2054	1535	1462
沸点/℃	2467	2980	2750

【实验猜想】：甲同学推测熔融物中含有铁和铝．若甲同学的推测成立，其理由是发生反应时的温度可达到铁和铝的熔点．
【实验验证】：
（1）请你帮助甲同学完成验证报告．

实验步骤	实验现象	实验结论
取少量的熔融物于试管中，加入加入稀盐酸，把气体点燃，并在火焰上方罩一冷而干燥的烧杯．	固体全部溶解、有无色气体逸出、气体燃烧，烧杯壁有水出现．	熔融物含有铁和铝

（2）乙同学认为甲同学的实验方案不严谨，又用定量的方法帮助他进一步验证．取4.6g该熔融物于烧杯中，滴加ag稀硫酸时恰好完全反应，称得反应后溶液的质量为（a+4.4）g．反应后的溶液经处理后得到19.0g的固体．通过实验得到以下结论：
①乙同学的方案能证明甲同学的猜想成立，理由是熔融物与稀硫酸完全反应产生氢气的质量小于同质量的铝而大于同质量铁完全反应所生成氢气的质量．

Answer 1

分析 [实验猜想]根据物质的熔点及反应时的温度，判断在该温度下可熔融的物质；
（1）根据金属的活动性可知，铁和铝都能与酸发生反应产生氢气，因此，可利用此性质对熔融物中的铁和铝进行检验；生成氢气可通过燃烧检验生成物而判断；在设计实验时要注意对氢气的检验；
（2）根据实验数据，利用质量守恒定律可得知反应中产生氢气的质量；然后通过极端假设的方法，利用一定量金属与酸反应反应生成氢气质量=$\frac{金属化合价}{金属的相对原子质量}$×金属质量，判断熔融物中金属的组成．

解答 解：[实验猜想]反应量的温度可高达1550℃，在此温度下，铁、铝都可熔化为液体；因此可推测熔融物中含有铁和铝；
故答案为：发生反应时的温度可达到铁和铝的熔点；
（1）利用金属铁、铝都能与稀盐酸反应放出氢气，把熔融物放入稀盐酸，产生的气体点燃生成水，可判断气体为氢气；
故答案为：

实验步骤	实验现象	实验结论
加入稀盐酸，把气体点燃，并在火焰上方罩一冷而干燥的烧杯	气体燃烧，烧杯壁有水出现

（2）根据质量守恒定律，反应前后的质量差即反应放出氢气的质量=（a g+4.6g）-（a+4.4）g=0.2g；
假设4.6g熔融物全部为铁，则完全反应产生氢气质量=$\frac{2}{56}$×4.6g≈0.16g＜0.2g；
假设4.6g熔融物全部为铝，则完全反应产生氢气质量=$\frac{3}{27}$×4.6g≈0.51g＞0.2g；
可判断熔融物不能为纯净的铁，也不可能为纯净的铝，应为铁和铝的混合物；
故答案为：熔融物与稀硫酸完全反应产生氢气的质量小于同质量的铝而大于同质量铁完全反应所生成氢气的质量．

点评 等质量的金属镁、铝、锌、铁与酸完全反应产生氢气的质量由大到小的关系为铝＞镁＞铁＞锌；根据这一关系可以较方便判断金属混合物的组成．