Question

9．某化学兴趣小组欲研究一种镁铝合金，以下是部分实验．请完成填空．
[实验一]从镁铝合金片上剪下一小块，先称重，然后投到盛有10mL 10mol•L^-1NaOH溶液（足量）的锥形瓶里．
（1）从反应开始至反应结束，依次可观察到的现象有：①切口断面处先产生气泡，反应由慢到快；②小块合金在溶液中上下翻腾；③溶液升温；④反应后，溶液中残留黑色固体．
（2）开始时产生气泡速率慢，其主要原因（除温度、电化学因素外）是合金表面有氧化膜．
（3）欲利用此反应测定合金中铝的含量，请仿照方法①写出另一种不同方法所需数据．

方法	需测定的数据
①	测定产生的H2的体积
②	“测定残留固体镁的质量”或“测定反应消耗或剩余的NaOH的量”或“测定生成的NaAlO2的量”

[实验二]向实验一的锥形瓶里滴加1mol•L^-1HCl，使镁、铝两种元素恰好只以氯化物的形式存在．
[实验三]请设计合理实验检验实验二所得溶液中的Mg²⁺、Al³⁺．
限选实验用品与试剂：烧杯、试管、滴管、1mol•L^-1NaOH溶液、1mol•L^-1HCl溶液、蒸馏水．
根据你设计的实验方案，叙述实验操作、预期现象和结论．（可填满、可不填满）

实验操作	预期现象和结论
步骤1：
步骤2：
…

[实验四]粉末状试样A是由MgO和Fe₂O₃组成的混合物．取适量A进行铝热反应，产物中有单质B生成．
产物中的单质B是Fe（填化学式）．

Answer 1

分析 [实验一]
（2）镁铝合金在空气中被氧气氧化生成氧化铝和氧化镁，与酸反应开始生成气体速率慢；
（3）测定铝的含量，利用铝和氢氧化钠溶液反应，镁和氢氧化钠溶液不反应，需要称量剩余镁的质量或测定反应消耗或剩余的NaOH的量或测定生成的NaAlO₂的量；
[实验三]取少量实验二所得溶液于试管A中，加入过量的NaOH溶液，根据有白色沉淀生成判断Mg²⁺的存在；
用滴管将试管A中上层清液转移至试管B，滴加盐酸，根据先有白色沉淀生成，后白色沉淀溶解判断Al³⁺的存在．
[实验四]铝热反应本质是置换反应，金属性Mg＞Al＞Fe，所以发生Al与Fe₂O₃反应，置换出铁．

解答 解：[实验一]
（2）开始时产生气泡速率慢，其主要原因（除温度、电化学因素外）镁铝合金在空气中被氧气氧化生成氧化铝和氧化镁，与酸反应开始生成气体速率慢；
故答案为：合金表面有氧化膜；
（3）②测定铝的含量，利用铝和氢氧化钠溶液反应，镁和氢氧化钠溶液不反应，需要称量剩余镁的质量或测定反应消耗或剩余的NaOH的量或测定生成的NaAlO₂的量
故答案为：“测定残留固体镁的质量”或“测定反应消耗或剩余的NaOH的量”或“测定生成的NaAlO₂的量”；
[实验三]取少量实验二所得溶液于试管A中，加入过量的6mol•L^-1NaOH溶液，充分振荡，静置，有白色沉淀产生，说明浸取液中含有Mg²⁺；
用滴管将试管A中上层清液转移至试管B，滴加0.1mol•L^-1盐酸至过量，边加边振荡，有白色沉淀生成，后白色沉淀溶解，说明Al³⁺的存在，
故答案为：

实验操作	预期现象和结论
步骤1：取少量实验二所得溶液于试管A中，向试管A中滴加过量1 mol•L-1NaOH溶液，充分振荡，静置	有白色沉淀产生，说明溶液中含Mg2+
步骤2：用滴管将试管A中上层清液转移至试管B，向试管B中逐滴滴加1 mol•L-1HCl至过量，边滴边振荡	有白色沉淀产生然后沉淀又溶解，说明溶液中含Al3+

[实验四]铝热反应本质是置换反应，金属性Mg＞Al＞Fe，所以发生Al与Fe₂O₃反应，置换出铁，故B为Fe，
故答案为：Fe．

点评 本题考查铝热反应、离子检验、实验方案的设计等，属于拼合型题目，难度中等，注意铝热反应本质为置换反应，是对学生综合能力的考查，注意Mg²⁺、Al³⁺离子的性质和分离的应用．