Question

甲、乙两个探究性学习小组，拟在实验室中通过铝与足量的稀硫酸反应生成的氢气来测定铝的摩尔质量．
甲组同学拟设计如图甲所示的装置完成实验．
（1）实验前如何检验Ⅰ装置的气密性

 

．
（2）写出装置Ⅰ中发生反应的离子方程式：

 

；实验中使用铜铝合金的目的是

 

．
（3）乙组同学仔细分析了甲组同学的实验装置后认为：稀硫酸滴入烧瓶中，即使不生成氢气，也会将瓶内的空气排出，使所测氢气的体积偏大；实验结束后，连接广口瓶和量筒的导管中有少量水存在，使所测氢气的体积偏小．于是他们设计了如图乙所示的实验装置．装置中导管a的作用是①

 

；②

 

．
（4）乙组同学在实验中准确测出4个数据，如下表：

	实验前	实验后
铝铜合金质量/g	m1	m2
量液管（C）液面读数/mL	V1	V2

如果实验条件下的气体的摩尔体积是24.5L?mol^-1，利用上述数据写出铝的摩尔质量的表达式：M=

 

g?mol^-1．
（5）若将铝铜合金溶解，下列试剂中最好选用

 

（填编号）；理由是

 

．
a．浓硫酸　　b．稀硫酸　　c．稀硝酸     d．硫酸铁溶液．

Answer 1

考点：铝金属及其化合物的性质实验

专题：几种重要的金属及其化合物

分析：（1）根据实验室中常用的检验装置气密性的方法进行解答；
（2）装置Ⅰ中锌与稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气，据此写出反应的离子方程式；从铜铝形成原电池角度进行分析；
（3）导管a能够使锥形瓶和分液漏斗中的压强相等，从而使稀硫酸顺利滴下、减小了测定误差；
（4）根据反应前后的质量差计算出铝的质量，根据反应前后量液管读数计算出氢气体积，根据气体摩尔体积计算出氢气物质的量，然后根据反应方程式计算出铝的物质的量，最后根据M=

m

n

计算出Al的摩尔质量．
（5）铜与稀硫酸不反应，浓硫酸、稀硝酸在反应中会产生污染气体，而硫酸铁能够与铝、铜反应，且反应中没有污染气体生成．

解答： 解：（1）检验Ⅰ装置的气密性方法为：用止水夹夹住Ⅰ和Ⅱ间的胶管，向分液漏斗中加水，然后打开分液漏斗活塞，水滴入几滴后就不再滴下说明气密性良好，
故答案为：用止水夹夹住Ⅰ和Ⅱ间的胶管，向分液漏斗中加水，然后打开分液漏斗活塞，水滴入几滴后就不再滴下说明气密性良好；
（2）装置Ⅰ中锌与稀硫酸反应生成氢气和硫酸锌，反应的离子方程式为：2Al+6H⁺=2Al³⁺+3H₂↑；铜不与稀硫酸反应，但是铜、铝、硫酸原电池能够形成原电池，加快反应速率，
故答案为：2Al+6H⁺=2Al³⁺+3H₂↑；形成铜、铝、硫酸原电池，加快反应速率；
（3）装置中导管a的作用是：保持分液漏斗内气体压强与锥形瓶内气体压强相等，打开分液漏斗活塞时稀硫酸能顺利滴下，滴入锥形瓶的稀硫酸体积等于进入分液漏斗的气体体积，从而消除由于加入稀硫酸引起的氢气体积误差，
故答案为：平衡分液漏斗和锥形瓶内气压，便于硫酸滴下；消除硫酸滴入引起体积误差；
（4）反应消耗的铝的质量为：m（Al）=（m₁-m₂）g，反应生成的氢气的体积为：V₁-V₂，氢气的物质的量为：n（H₂）=

V

Vm

=

(V1-V2)×10-3L

24.5L/mol

=

V1-V2

24500

mol，根据反应2Al+6H⁺=2Al³⁺+3H₂↑可知，n（Al）=

2

3

n（H₂）=

V1-V2

24500

mol×

2

3

=

V1-V2

36750

mol，
则A的摩尔质量为：M（Al）=

(m1-m2)g

V1-V2 36750 mol

=

36750(m1-m2)

V1-V2

g/mol，
故答案为：

36750(m1-m2)

V1-V2

g/mol；
（5）a．加热条件下浓硫酸能够溶解铜和铝，但是反应中有二氧化硫气体生成，容易污染环境，不是最佳试剂，故a错误；
b．稀硫酸不与铜发生反应，无法溶解铜，故b错误；　　
c．稀硝酸能够溶解铜铝合金，但反应中有一氧化氮气体生成，会造成环境污染，不是最佳试剂，故c错误； 
d．硫酸铁溶液，铁离子与铝、铜都发生反应，能够溶解铜铝合金，且没有污染物生成，故d正确；
故答案为：d；不产生污染气体．

点评：本题主要考查物质含量的测定、对实验原理与装置的理解、实验方案设计等，题目难度中等，理解实验原理是解题的关键，本题是对知识的综合考查，需要学生具有知识的基础与综合运用知识分析问题、解决问题的能力