Question

丹尼尔?舍特曼是2011年诺贝尔化学奖获得者．他第一个发现了准晶体（准晶体晶体是一种介于晶体和非晶体之间的固体物质）．科学研究发现．三种金属或两种金属可以组成准晶体．现有铁、铜和铝组成的准晶体样品M．某研究性学习小组．为了探究准晶体样品M的组成及含量．拟定了以下探究过程．清回答下列问题：
【实验目标】
探究准晶体样品M的成分及含量．
【提出假设】
猜想l：样品M的成分是铁和铜：
情想2：样品M的成分是铁和铝；
猜想3：样品M的成分足铜和铝；
猜想4（请你补充）

 

【设计实验】
取两份质量均为mg的样品M．按实验1（如图1所示）和实验2（如图2所示．图2的C管是碱式滴定管）装置进行实验：
实验前后都是常温、常压．按图1、图2实验方案都能顺利完成实验．待样品M完全溶解后．测得气体体积析算成标准状况下分别为V₁mL和V₂mL．
（1）写出实验1锥形瓶中可能发生反应的离子方程式

 

．
（2）实验2装置的气密性检验的操作方法是

 

．
【实验数据处理】
（3）若V₂＞V₁≠0，则样品M的组成是

 

．
（4）若猜想2成立，则样品M中铁的质量分数为

 

．
【实验评价】
（5）实验l的装置（图1）和实验2的装置（图2）均能实现固体和液体反应产生气体．并都能测得产生气体的体积．甲同学认为实验1的装置（图1）比实验2的（图2）更好．乙同学认为实验2的装置（图2）比实验1的装置（图1）更好．请你简述乙同学的理由是

 

（任写一条）

Answer 1

考点：探究物质的组成或测量物质的含量

专题：实验探究和数据处理题

分析：据题意，M只含铁、铝、铜三种金属中的两种或三种，所以猜想4：M的成分是铜、铁、铝；其中铝既能与强酸反应，又能与强碱反应；铁只能溶于强酸，不溶于强碱；铜既不溶于氢氧化钠，也不溶于稀硫酸．
（1）实验1中氢氧化钠溶液只与铝反应；
（2）检验该装置气密性的操作方法为：关闭分液漏斗旋塞，向量气管中注入水，使量气管内的水面高于左边容器内的水面，静置，若水面不发生变化，则装置气密性好；
（3）根据铝既能与强酸反应，又能与强碱反应；铁只能溶于强酸，不溶于强碱；铜既不溶于氢氧化钠，也不溶于稀硫酸，若V₂＞V₁≠0，说明样品M的组成是一定含有铁和铝，可能含有铜；
（4）若猜想2成立，即样品M的成分是铁和铝，根据V₂-V₁即为铁与盐酸反应生成的氢气计算铁的量，再进一步计算含量；
（5）根据实验2的装置（图2）的特点量气更准确 或 调平液面更方便 或 不易堵塞等来分析．

解答： 解：据题意，M只含铁、铝、铜三种金属中的两种或三种，所以猜想4：M的成分是铜、铁、铝；其中铝既能与强酸反应，又能与强碱反应；铁只能溶于强酸，不溶于强碱；铜既不溶于氢氧化钠，也不溶于稀硫酸．
猜想4：M的成分是铜、铁、铝，故答案为：铜、铁、铝；
（1）实验1中氢氧化钠溶液只与铝反应，反应的离子方程式为：2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑；故答案为：2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑；
（2）检验该装置气密性的操作方法为：关闭分液漏斗旋塞，向量气管中注入水，使量气管内的水面高于左边容器内的水面，静置，若水面不发生变化，则装置气密性好；故答案为：关闭分液漏斗旋塞，向量气管中注入水，使量气管内的水面高于左边容器内的水面，静置，若水面不发生变化，则装置气密性好；
（3）根据铝既能与强酸反应，又能与强碱反应；铁只能溶于强酸，不溶于强碱；铜既不溶于氢氧化钠，也不溶于稀硫酸，若V₂＞V₁≠0，说明样品M的组成是一定含有铁和铝，可能含有铜，故答案为：一定含有铁和铝，可能含有铜；
（4）若猜想2成立，即样品M的成分是铁和铝，则V₂-V₁即为铁与盐酸反应生成的氢气，所以铁的质量为：

V 2-V 1

22.4

×10^-3×56=0.0025（V₂-V₁），则样品M中铁的质量分数为

0.0025(V2-V1)

m

×100%=

V 2-V 1

400m

×100%，故答案为：

V 2-V 1

400m

×100%；
（5）实验2的装置（图2）相对于实验1的装置（图1）具有量气更准确或调平液面更方便或不易堵塞等优点，故答案为：量气更准确或调平液面更方便或不易堵塞等．

点评：本题考查了物质性质的分析判断，实验装置的理解应用，掌握基础是关键，题目难度中等．