题目内容

15．为研究锌和铝的金属活动性，某研究小组进行了如下探究．
（1）小明设计的实验方案：向表面积相同的铝片和锌粒中分别加入盐酸．写出锌与盐酸反应的化学方程式Zn+2HCl═ZnCl2+H2↑．
（2）小芳将去膜和未去膜的铝片分别放入盐酸中，发现前者比后者反应快，原因是未去膜的铝片表面有氧化铝（氧化膜），氧化铝先与盐酸反应．
（3）小芳在（2）实验中，还观察到有“灰黑色沉淀”这一异常现象出现．
【提出问题】铝与盐酸反应出现的灰黑色沉淀的组成是什么？
【查阅文献】铝在颗粒较小时为灰黑色；AlCl3为无色透明晶体或白色而微带浅黄色的固体，易溶于水和乙醇．
【提出合理假设】假设a：该灰黑色沉淀可能含有铝（或铝和氯化铝的混合物）；
假设b：该灰黑色沉淀可能含有AlCl3；    假设c：该灰黑色沉淀可能含有难溶于酸的物质．
【设计并完成实验】取灰黑色沉淀分别进行如下实验．
实验编号实验操作实验现象
①加入适量稀盐酸有微量气泡，固体全部溶解，得到澄清溶液
②加入适量蒸馏水固体部分溶解
③加入适量无水乙醇固体部分溶解
【得出结论】由实验①可判断假设c不成立（填“成立”或“不成立”），再集合②和③可得出该灰黑色沉淀的成分是铝和氯化铝．
（4）你认为①中小明的实验能否比较锌和铝的金属活动性强弱？不能（填“能”或“不能”），分别从设计方法和操作可行性的角度，具体说明理由设计方法角度：小明的实验方案中未控制金属的纯度，盐酸的浓度等相关变量相同；
操作可行性角度：操作中难以做到铝片和锌粒的表面积相同．

分析 （1）锌在金属活动性顺序表中位于氢之前，为活泼金属，根据活泼金属可置换出酸中的氢，锌与稀盐酸反应可生成氯化锌和氢气；
（2）铝片表面的氧化铝先与盐酸反应，反应时生成水和氯化铝，不放出氢气；表面氧化铝反应后，铝与盐酸开始发生反应；
（3）【提出合理假设】根据文献对铝及氯化铝的介绍，可猜测黑色固体为未反应的铝粉或铝粉与未完全溶解的氯化钠的混合物；
【得出结论】实验①出现的固体全部溶解的现象可说明“灰黑色沉淀”全部是可溶解于酸的固体所组成；实验②和③说明了固体中含有能溶解于水和乙醇的物质，氯化铝易溶于水和乙醇；
（4）金属的纯度、盐酸的浓度等相关变量都可能影响到反应的速度，而小明的方案中对此都未做控制，致使影响因素过多而无法得到科学的判断．

解答 解：（1）活泼金属锌与盐酸发生置换反应，生成氯化锌和氢气；
故答案为：Zn+2HCl═ZnCl2+H2↑；
（2）盐酸先与铝片表面的氧化铝发生反应，待氧化铝除去后，铝与稀盐酸接触而发生反应；
故答案为：未去膜的铝片表面有氧化铝（氧化膜），氧化铝先与盐酸反应；
（3）【提出合理假设】铝的小颗粒呈黑色与反应中出现的“灰黑色沉淀”颜色相近，可猜测灰黑色可能为未完全反应的铝或是铝与未完全溶解的氯化铝的混合物；
故答案为：铝（或铝和氯化铝的混合物）；
【得出结论】实验①加入适量稀盐酸固体全部溶解，说明该灰黑色沉淀不含有难溶于酸的物质，即猜想c不能成立；实验②加入适量的水和③加入适量的乙醇都可观察到有固体物质被溶解，说明固体中还含有易溶于水和乙醇的氯化铝，因此，通过三个实验的探究可判断沉淀为铝和氯化铝的混合物；
故答案为：不成立；铝和氯化铝；
（4）对于金属纯度的影响、所用盐酸浓度的影响等，小明的方案中都没进行必要的控制且操作中也难以做到铝片和锌粒的表面积相同，所以不能据此实验判断两金属活动性的强弱；
故答案为：不能；设计方法角度：小明的实验方案中未控制金属的纯度，盐酸的浓度等相关变量相同；
操作可行性角度：操作中难以做到铝片和锌粒的表面积相同．

点评 本题考查了铝金属及其化合物的性质，题目难度中等，注意；对于受多种因素影响的实验，在进行对比实验时，除所要探究的影响因素外，其它影响因素应控制相同；本题对学生的思维能力提出了较高的要求，有利于培养学生的逻辑推理能力．

练习册系列答案
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5．除去下表物质中含有的杂质，所选试剂错误的是（　　）
 选项 物质 杂质 除去物质所选试剂
 A 铁粉 氧化铜 稀硫酸
 B 氢氧化钠 氢氧化钙 硫酸钠溶液
 C 一氧化碳 二氧化碳 氢氧化钠溶液
 D 硝酸铜溶液 硫酸铜 硝酸钡溶液
A．A、B．B、C．C、D．D、
6．将2.40克碳单质在一定量的氧气中完全燃烧，结果得到CO和CO2的混合气体共7.20克，在该混合气体中氧的质量分数为66.67%．将该混合气体全部通过足量的CuO后，再全部通入足量的澄清石灰水．
请计算：
（1）产生的碳酸钙沉淀的质量（最后结果保留整数）
（2）如果要使一定质量的碳完全燃烧只生成CO2，则碳的质量（用m（C）表示）与O2的质量（m（O2）表示）之间应符合的关系是3：8．
3．铁元素有三种常见微粒：Fe，Fe2+，Fe3+，它们都具有相同的质子数
铁元素有三种常见的氧化物：FeO，Fe2O3，Fe3O4其中铁元素的质量分数最大的是FeO．
10．为了除去氯化钠样品中的碳酸钠杂质，某兴趣小组将样品溶解后进行如下实验：

（1）A溶液中溶质可能为氯化钙（只写一种）；
（2）将无色溶液与沉淀B分离的操作①的方法名称是过滤；
（3）从无色溶液得到固体物质C的操作②的方法名称是蒸发；
（4）因为A溶液过量，此方案得到的固体物质C中混有新的杂质，为了既能除去杂质碳酸钠，又能有效地防止新杂质的引入，可向样品溶液中加入过量的盐酸后，直接进行操作②即可得到纯净的氯化钠固体．
20．在室温和1.0×105Pa条件下测定镁的相对原子质量．利用如图给定仪器（盛放镁条的隔板有小孔）组装一套实验装置（每种仪器只允许用一次；D中水被压入C，C中水的体积作为生成的H2体积）．请回答：

（1）假设气流方向由左向右，则各仪器接口的先后顺序为（填字母）a→h→g→b→c→f→e→d
（2）装置A内及分液漏斗中盛放的液体是水，其作用是使A瓶中的气体进入E瓶，增大E瓶中的气压，将稀盐酸压入B装置与Mg发生化学反应；
（3）连接好仪器后，要进行的操作有以下几步：
①待仪器B中的物质恢复到室温后，测量筒C中水的体积（换算为标准状况下V毫升）；
②擦掉镁条表面的氧化膜，称量质量（质量为m克），放入试管B中；
③检查各装置的气密性；
④旋开A上分液漏斗活塞，当镁条完全溶解时关闭活塞． 上述操作的先后顺序为③②④①；
（4）根据实验数据可算出镁的相对原子质量，其数学表达式为$\frac{2M}{8.99×1{0}^{-5}}$
（5）若未将试管B冷却至室温就测的体积，所得镁的相对原子质量数据偏小；若镁条表面的氧化膜未打磨，则所得镁的相对原子质量数据偏大（填“偏大”或“偏小”）
7．某校化学兴趣小组的同学，对课本中一氧化碳还原氧化铁实验做了绿色化改进后制取单质铁（K1，K2是活塞）如图所示

（1）要验证CO还原Fe2O3的产物应关闭K1，打开K2（填K1，K2的状态）．
①这是关于气体的实验，实验前必须对装置进行气密性检查．
②e处发生的反应方程式是2CO+O2$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2CO2．
（2）关闭K2，开启K1，可以将d口出来的气体再从a通入装置而循环使用．
①c瓶中应装D（填序号）．
A．澄清石灰水B．水C．石蕊溶液D．浓硫酸
②该实验这样改进的主要优点是减少碳的排放，提高原料利用率．
4．实验室用如图所示装置的部分或全部组合后完成如下实验，请回答下列问题：
（1）小明要证明鸡蛋壳的主要成分是碳酸钙，他将A装置中的导气管a与C装置中的导气管d连接，当装置C 中产生澄清的石灰水变浑浊的现象时即达到实验目的．
（2）若将A装置中的药品换成浓盐酸和锌粒，产生的H2经干燥后用D装置收集，当D装置的瓶口向下时，导管口的连接顺序应是a→b→c→g．（填导管口的字母）
（3）若将A装置中药品换成浓氨水和生石灰，产生的氨气用D装置收集，并防止氨气污染空气，导管口的连接顺序应是a→f．（填导管口的字母）
（4）判断A装置产生的气体的水溶液显酸性的试液或用品是②③．
①酚酞试液   ②石蕊试液   ③pH试纸  ④以上三者均可
5．下列除去杂质（少量）的方法中，正确的是（　　）
选项物质杂质除杂方法
A锌铜滴加适量硝酸银溶液
B二氧化碳气体氯化氢气体将气体依次通过饱和的碳酸氢钠溶液、浓硫酸
C硫酸钠溶液硫酸铜滴加适量氢氧化钠溶液，过滤
D氯化钾溶液碳酸钾滴加过量硝酸钡溶液，过滤
A．AB．BC．CD．D

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