Question

鋁被稱為“年輕的金屬”，據(jù)世界化學(xué)史記載，金屬鋁是在1825年才被英國化學(xué)家戴維制得．今天，鋁已經(jīng)進(jìn)入了我們生活的每一個角落．
（1）①鋁在地殼中的含量居所有金屬元素的第______位，根據(jù)鋁元素在元素周期表中的“身份證”，鋁元素的原子序數(shù)為______，如圖微粒結(jié)構(gòu)示意圖表示______（填序號）
A．鋁原子　　　　 B．鋁離子　　　 C．鋁分子
②工業(yè)上用電解氧化鋁制取金屬鋁，同時生成一種常見的氣體．反應(yīng)的方程式為______．
③工業(yè)上從鋁土礦中獲得氧化物X，從空氣中獲得氮氣，再將物質(zhì)X、N₂和碳在一定條件下反應(yīng)制得AlN和CO．化學(xué)反應(yīng)方程式為______．
（2）鋁合金比單質(zhì)鋁有著更為廣泛的應(yīng)用．已知某合金粉末除鋁外，還含有鐵、銅中的一種或兩種．某興趣小組在老師的指導(dǎo)下，對合金粉末中鐵、銅的存在情況進(jìn)行了探究．
[查閱資料]鋁與氫氧化鈉溶液反應(yīng)方程式：2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑（ 產(chǎn)物NaAlO₂溶于水）；Fe、Cu不與氫氧化鈉溶液反應(yīng)．
[猜　　想]猜想1：該合金粉末中除鋁外，還含有鐵．
猜想2：該合金粉末中除鋁外，還含有______．
猜想3：該合金粉末中除鋁外，還含有鐵、銅．
[實驗探究]下列實驗僅供選擇的試劑：10%鹽酸、30%NaOH溶液．

實驗方案	實現(xiàn)現(xiàn)象	結(jié)論
①取一定量的合金粉末，加過量的30%NaOH溶液，充分反應(yīng)后過濾，濾渣備用．	粉末部分溶解，并有氣體放出．	合金中一定含有______．
②取步驟①所得濾渣，加過量的______，充分反應(yīng)．	濾渣部分溶解，并有氣體放出，溶液呈淺綠色．	合金中一定含有______．

[探究結(jié)論]猜想3成立．
[反　　思]一般來說，活潑金屬能與鹽酸等酸反應(yīng)，而鋁與酸、堿都能反應(yīng)，說明鋁具有特殊的性質(zhì)．等質(zhì)量鋁與足量鹽酸反應(yīng)生成的氫氣比其與足量氫氧化鈉溶液生成的氫氣______（選填序號）
A．多　　　　　B．少　　　　　 C．相等　　　　　D．無法比較
（3）在燒杯中加入4.28g久置空氣中的鋁箔，再滴加稀鹽酸，放出氣體的質(zhì)量與所加稀鹽酸質(zhì)量的關(guān)系如右圖所示．請回答下列問題：

①產(chǎn)生氫氣______g．
②剛開始沒有氫氣放出的原因是鋁箔表面有______（選填“致密”或“疏松”）的氧化層．氧化層與稀鹽酸反應(yīng)生成易溶于水的氯化鋁和水，反應(yīng)方程式為______．
③所滴加的稀鹽酸中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

Answer 1

解：
（1）①根據(jù)地殼里各元素的含量由多到少的順序排列依次是氧，硅，鋁，鐵，鋁在地殼中的含量居所有金屬元素的第1位；根據(jù)鋁元素在元素周期表中的“身份證”，鋁元素的原子序數(shù)為13，；核內(nèi)質(zhì)子數(shù)不等于核外電子數(shù)，故表示鋁離子，故選B；
②由題意結(jié)合質(zhì)量守恒定律，在通電的條件下，氧化鋁分解得到金屬鋁和氧氣，電解氧化鋁的化學(xué)方程式為：2Al₂O₃4Al+3O₂↑．
③根據(jù)氧化鋁、氮氣和碳在一定條件下反應(yīng)制得A1N和CO，化學(xué)方程式為：Al₂O₃+N₂+3C2AlN+3CO；
（2）根據(jù)所給的猜想我們可以確定猜想2，可能含有銅．而在檢驗合金的組成時，可以利用合金中不同的金屬的不同化學(xué)性質(zhì)和所給的信息來進(jìn)行了鑒定．檢驗是否含有鋁時，用氫氧化鈉和鋁反應(yīng)生成氫氣來確定．而檢驗是否有鐵時，可用稀鹽酸來檢驗．檢驗是否有銅時，利用銅和稀鹽酸不能反應(yīng)來進(jìn)行．
故答案為：
【猜想】猜測2：銅
實驗探究

實驗操作	實驗現(xiàn)象	實驗結(jié)論
①取一定量的合金粉末，加過量的30%NaOH溶液，充分反應(yīng)后過濾，濾渣備用．	粉末部分溶解，并有氣體放出．	合金中一定含有 鋁．
②取步驟①所得濾渣，加過量的 10%鹽酸，充分反應(yīng)．	濾渣部分溶解，并有氣體放出，溶液呈淺綠色．	合金中一定含有 鐵和銅．

【反思】鋁與鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2Al+6HCl=2AlCl₃+3H₂↑；
鋁與氫氧化鈉反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2Al+2NaOH=2NaAlO₂+H₂↑；
由方程式可以看出，相同質(zhì)量的鋁與鹽酸反應(yīng)放出的氫氣比與氫氧化鈉反應(yīng)放出的氫氣多；
（3）①由圖可以看出生成氫氣的質(zhì)量為0.4g；
②剛開始沒有氫氣放出的原因是鋁箔表面有致密的氧化層三氧化二鋁；三氧化二鋁與稀鹽酸反應(yīng)生成氯化鋁和水，反應(yīng)方程式為：Al₂O₃+6HCl=2AlCl₃+3H₂O；
③與鋁反應(yīng)的鹽酸的質(zhì)量為160.6g-14.6g=146g，設(shè)鹽酸的溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為x
2Al+6HCl=2AlCl₃+3H₂↑
219 6
146g×x 0.4g

解得x=10%
答：所用鹽酸溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%．
故答案為：（1）①1；13；B；②2Al₂O₃4Al+3O₂↑；③Al₂O₃+N₂+3C2AlN+3CO；
（2）【猜想】猜測2：銅
實驗探究

實驗操作	實驗現(xiàn)象	實驗結(jié)論
①取一定量的合金粉末，加過量的30%NaOH溶液，充分反應(yīng)后過濾，濾渣備用．	粉末部分溶解，并有氣體放出．	合金中一定含有 鋁．
②取步驟①所得濾渣，加過量的 10%鹽酸，充分反應(yīng)．	濾渣部分溶解，并有氣體放出，溶液呈淺綠色．	合金中一定含有 鐵和銅．

【反思】A；
（3）①0.4；②致密；Al₂O₃+6HCl=2AlCl₃+3H₂O；③10%；
分析：（1）根據(jù)地殼中元素的含量和元素周期表中的元素的信息進(jìn)行分析解答；根據(jù)化學(xué)方程式的書寫原則，找出反應(yīng)物和生成物正確書寫化學(xué)方程式；
（2）根據(jù)題目所給信息，在驗證合金中是否有鋁時，我們可以利用鋁和氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成偏鋁酸鈉和氫氣來鑒定．而鐵和銅在鑒定時，可以根據(jù)鐵與氫氧化鈉不反應(yīng)而與鹽酸反應(yīng)，銅兩者都不反應(yīng)來進(jìn)行；
（3）根據(jù)鋁箔和稀鹽酸反應(yīng)化學(xué)方程式，結(jié)合題干中的右圖所示，看出開始加稀鹽酸沒產(chǎn)生氫氣，當(dāng)加入14.6g稀鹽酸時才產(chǎn)生氫氣，說明久置的鋁箔表面被氧化，當(dāng)加稀鹽酸的量至160.6g時，鋁箔和硫酸恰好完全反應(yīng)，產(chǎn)生0.4g氫氣，再根據(jù)所產(chǎn)生氫氣的質(zhì)量求出參加反應(yīng)的硫酸的質(zhì)量和鋁的質(zhì)量，那么題干中的求答問題就會迎刃而解．
點評：本題難度不大，但綜合性較強，考查了化學(xué)方程式的書寫、學(xué)生靈活運用所學(xué)知識解題的能力．此題考查學(xué)生會結(jié)合圖示找出解題突破口，利用化學(xué)方程式進(jìn)行計算，特別是解（3）步時，鋁箔中鋁元素的質(zhì)量即包括氧化鋁中的鋁還包括單質(zhì)鋁的質(zhì)量，請同學(xué)們考慮細(xì)致，思維要慎密．