Question

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．

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______，充分反应后，静置，弃去清液得到固体．	固体粉末______， 有______．	仅除去铝
②	再往大试管中加______，充分反应．	固体______， 溶液______．	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

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：

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	…

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？

Answer 1

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：

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

（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==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%．
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==70%．
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．