Question

(16分)某研究小组取足量形状、质量均相同的铝片，分别与浓度均为6 mol•L^－1的等体积的盐酸、氢氧化钠溶液充分反应后，取出剩余的铝片洗净、干燥、称量。

（1）上述反应剩余铝片的质量，前者________后者（填“大于”或“小于”或“等于”)。

（2）观察铝片与盐酸反应后的溶液较浑浊，且试管底部有少量黑色固体。

查资料已知：

①铝与盐酸反应，因反应过快而变成粉末分散到溶液中，形成黑色固体

②电解法冶炼铝所用的原料氧化铝是从铝土矿中提取的，氧化铝中往往还含有微量的氧化铁和二氧化硅杂质。写出在电解池中生成的铝与杂质二氧化硅反应的化学方程式： ________。

（3）为探究（2）中黑色固体的成分，提出合理假设。

假设1：黑色固体是Al和Fe

假设2：黑色固体是Al和Si

假设3：黑色固体是Al和_______________

（4）设计实验方案，基于假设3进行实验，验证黑色固体含有Al之外的其它成分。

限选实验试剂：蒸馏水、6mol·L^-1H₂SO₄溶液、6mol·L^-1NaOH溶液、6mol·L^-1氨水、0.01mol·L^-1KMnO₄溶液、新制氯水、20%KSCN溶液。

实验步骤	预期实验现象和结论
步骤1：将反应所得浊液过滤、洗涤，取少量固体于试管中，加入足量的6mol·L-1  H2SO4溶液，充分振荡，静置。	___________________________________， 证明黑色固体含有Si
步骤2：

（5）已知硅与NaOH溶液反应与铝相似。取m₁g黑色固体加足量NaOH溶液充分溶解，

滤去不溶物（不考虑可溶物的损失），配成250mL溶液，取出25.00mL溶液，按下列操作进行实验：

在上述操作中，需要用到的玻璃定量仪器有________________________________；

计算黑色固体中Al的质量分数为__________________（相对原子质量：Al-27  Fe-56  H-1  O-16）。

 

Answer 1

【答案】

（1）大于（2分）  （2）②4Al＋3SiO₂3Si＋2Al₂O₃（3分）  （3）Fe、Si（2分）

（4）

步骤1：	有气体放出，黑色固体部分溶解（1分）
步骤2：取A试管中少量上层清夜，加入少量新制氯水，再滴加1~2滴20%KSCN溶液（2分） （或其他合理答案）	溶液显红色，证明黑色固体含有Fe（1分）

（5）250mL容量瓶、碱式滴定管（2分）     （3分）

【解析】（1）等量的铝消耗的盐酸多于氢氧化钠的，所以盐酸中剩余的铝多。

（2）铝和二氧化硅的反应是置换反应，反应式为4Al＋3SiO₂3Si＋2Al₂O₃。

（3）根据假设1、2可知，假设3应是Al和Fe、Si。

（4）由于铁能和酸反应，硅不能。但硅能和氢氧化钠溶液反应，而铁不能，据此可以鉴别。

（5）配制一定物质的量浓度溶液需要容量瓶，溶液显碱性，准确量取溶液需要碱式滴定管。最后得到的固体是氧化铝，黑色固体中Al的质量分数为