Question

4．金属铝及其合金有广泛的用途．
（1）请画出铝的原子结构示意图；
（2）铝的化学性质活泼却耐腐蚀的原因；
（3）铝是两性金属，既可以与酸溶液反应，也可以与碱溶液反应，与NaOH溶液反应生成NaAlO₂和H₂．写出化学反应方程式；
（4）Al在高温条件下可以与Fe₃O₄发生置换反应，得到Fe与另一种氧化物，写出化学方程式；
（5）实验室制取某气体所需装置如图所示：

现欲制取一瓶干燥的H₂，可选用图中的BFE组合制得．此操作中的发生装置还可以制取少量的另一种气体，请你写出产生另一种气体的化学方程式2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑．实验前都要检查装置的气密性，请在图中选择一个气体发生装置，简述其气密性的检验方法先从长颈漏斗中注入水，当水浸没其下端管口时，用止水夹夹住导气管上连接的胶皮管，保证此处不漏气；然后再加入少量的水，若停止加水后，长颈漏斗中的水面不再下降，则说明此装置气密性良好．
（6）合金的用途十分广泛．某化学小组欲测定黄铜片（铜锌合金）的组成，进行了如下实验：取黄铜片30g放入烧杯中，将100g稀硫酸分5次加入烧杯中，每次均充分反应后，测得剩余固体的质量记录如表．

次　数	1	2	3	4	5
加入稀硫酸质量/g	20	20	20	20	20
剩余固体质量/g	26.75	23.5	20.25	17	16.5

请计算：稀硫酸中溶质的质量分数．

Answer 1

分析 （1）Al的原子序数为13，原子核外有3个电子层，最外层电子数为3；
（2）根据铝在常温下与空气中的氧气发生化学反应，使铝的表面生成了一层致密的氧化铝薄膜解答；
（3）首先根据反应原理找出反应物、生成物、反应条件，根据化学方程式的书写方法、步骤（写、配、注、等）进行书写；再根据反应特征确定反应类型．
（4）Al与四氧化三铁发生铝热反应生成氧化铝与Fe；
（5）根据实验室制取氢气的反应物是固体和液体，反应条件是常温，排水法收集的气体纯净，排空气法收集的气体干燥，氢气密度比空气小，锌和硫酸反应生成硫酸锌和氢气进行分析；据实验室用过氧化氢制取氧气的反应物是固体和液体，反应条件是常温解答；
（6）根据金属镁的质量求出稀硫酸的溶质的质量即可求出所加稀硫酸的溶质的质量分数进行解答．

解答 解：
（1）Al的原子序数为13，原子核外有3个电子层，最外层电子数为3，则原子结构示意图为；
（2）通常情况下铝制品很耐腐蚀，这是因为铝在常温下与空气中的氧气发生化学反应，使铝的表面生成了一层致密的氧化铝薄膜，从而阻止了内部的铝进一步氧化．
（3）Al与NaOH溶液反应生成H₂和NaAlO₂，反应的化学方程式为：2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑．
（4）Al与四氧化三铁发生铝热反应生成氧化铝与Fe，反应方程式为：8Al+3Fe₃O₄$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$4Al₂O₃+9Fe，
（5）实验室制取氢气的反应物是固体和液体，反应条件是常温，排水法收集的气体纯净，排空气法收集的气体干燥，浓硫酸进行干燥；氢气密度比空气小，所以应选用的装置组合是BFE；采取常温下二氧化锰催化分解过氧化氢溶液的方法，生成的氧气不易溶于不、密度大于空气；（或使用石灰石与稀盐酸反应，生成气体二氧化碳能溶于水）；反应的化学方程式为2HCl+CaCO₃═CaCl₂+H₂O+CO₂↑（或2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑）．
检验B装置的气密性的方法是：先从长颈漏斗中注入水，当水浸没其下端管口时，用止水夹夹住导气管上连接的胶皮管，保证此处不漏气；然后再加入少量的水，若停止加水后，长颈漏斗中的水面不再下降，则说明此装置气密性良好；
（6）与20g稀硫酸完全反应消耗锌的质量为：30g-26.75g=3.25g，
设与3.25g锌反应的硫酸的质量为x，
Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑，
65   98
3.25g  x
$\frac{65}{3.25g}=\frac{98}{x}$
x=4.9g，
硫酸中溶质的质量分数为：$\frac{4.9g}{20g}×$100%=24.5%

答案：
（1）；
（2）铝在常温下与空气中的氧气发生化学反应，使铝的表面生成了一层致密的氧化铝薄膜，从而阻止了内部的铝进一步氧化；
（3）2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑．
（4）8Al+3Fe₃O₄$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$4Al₂O₃+9Fe；
（5）AFE；2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；先从长颈漏斗中注入水，当水浸没其下端管口时，用止水夹夹住导气管上连接的胶皮管，保证此处不漏气；然后再加入少量的水，若停止加水后，长颈漏斗中的水面不再下降，则说明此装置气密性良好；
（6）稀硫酸中溶质的质量分数为24.5%．

点评 本题主要考查了化学方程式的书写方法及其铝的性质和用途等方面的知识，可以依据已有的知识进行．