Question

鋁被稱為“年輕的金屬”，據世界化學史記載，金屬鋁是在1825年才被英國化學家戴維制得．今天，鋁已經進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，根據鋁元素在元素周期表中的“身份證”，鋁元素的原子序數為______，如圖微粒結構示意圖表示______（填序號）
A．鋁原子　　　　 B．鋁離子　　　 C．鋁分子
②工業上用電解氧化鋁制取金屬鋁，同時生成一種常見的氣體．反應的方程式為______．
③工業上從鋁土礦中獲得氧化物X，從空氣中獲得氮氣，再將物質X、N₂和碳在一定條件下反應制得AlN和CO．化學反應方程式為______．
（2）鋁合金比單質鋁有著更為廣泛的應用．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下，對合金粉末中鐵、銅的存在情況進行了探究．
[查閱資料]鋁與氫氧化鈉溶液反應方程式：2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑（ 產物NaAlO₂溶于水）；Fe、Cu不與氫氧化鈉溶液反應．
[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	實現現象	結論
①取一定量的合金粉末，加過量的30%NaOH溶液，充分反應后過濾，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．	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______．

[探究結論]猜想3成立．
[反　　思]一般來說，活潑金屬能與鹽酸等酸反應，而鋁與酸、堿都能反應，說明鋁具有特殊的性質．等質量鋁與足量鹽酸反應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，放出氣體的質量與所加稀鹽酸質量的關系如右圖所示．請回答下列問題：

①產生氫氣______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生成易溶于水的氯化鋁和水，反應方程式為______．
③所滴加的稀鹽酸中溶質的質量分數．

Answer 1

解：
（1）①根據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；根據鋁元素在元素周期表中的“身份證”，鋁元素的原子序數為13，；核內質子數不等于核外電子數，故表示鋁離子，故選B；
②由題意結合質量守恒定律，在通電的條件下，氧化鋁分解得到金屬鋁和氧氣，電解氧化鋁的化學方程式為：2Al₂O₃4Al+3O₂↑．
③根據氧化鋁、氮氣和碳在一定條件下反應制得A1N和CO，化學方程式為：Al₂O₃+N₂+3C2AlN+3CO；
（2）根據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性質和所給的信息來進行了鑒定．檢驗是否含有鋁時，用氫氧化鈉和鋁反應生成氫氣來確定．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來進行．
故答案為：
【猜想】猜測2：銅
實驗探究

實驗操作	實驗現象	實驗結論
①取一定量的合金粉末，加過量的30%NaOH溶液，充分反應后過濾，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．	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】鋁與鹽酸反應的化學方程式為：2Al+6HCl=2AlCl₃+3H₂↑；
鋁與氫氧化鈉反應的化學方程式為：2Al+2NaOH=2NaAlO₂+H₂↑；
由方程式可以看出，相同質量的鋁與鹽酸反應放出的氫氣比與氫氧化鈉反應放出的氫氣多；
（3）①由圖可以看出生成氫氣的質量為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生成氯化鋁和水，反應方程式為：Al₂O₃+6HCl=2AlCl₃+3H₂O；
③與鋁反應的鹽酸的質量為160.6g-14.6g=146g，設鹽酸的溶質的質量分數為x
2Al+6HCl=2AlCl₃+3H₂↑
219 6
146g×x 0.4g

解得x=10%
答：所用鹽酸溶質的質量分數為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	實驗現象	實驗結論
①取一定量的合金粉末，加過量的30%NaOH溶液，充分反應后過濾，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．	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）根據地殼中元素的含量和元素周期表中的元素的信息進行分析解答；根據化學方程式的書寫原則，找出反應物和生成物正確書寫化學方程式；
（2）根據題目所給信息，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生成偏鋁酸鈉和氫氣來鑒定．而鐵和銅在鑒定時，可以根據鐵與氫氧化鈉不反應而與鹽酸反應，銅兩者都不反應來進行；
（3）根據鋁箔和稀鹽酸反應化學方程式，結合題干中的右圖所示，看出開始加稀鹽酸沒產生氫氣，當加入14.6g稀鹽酸時才產生氫氣，說明久置的鋁箔表面被氧化，當加稀鹽酸的量至160.6g時，鋁箔和硫酸恰好完全反應，產生0.4g氫氣，再根據所產生氫氣的質量求出參加反應的硫酸的質量和鋁的質量，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，考查了化學方程式的書寫、學生靈活運用所學知識解題的能力．此題考查學生會結合圖示找出解題突破口，利用化學方程式進行計算，特別是解（3）步時，鋁箔中鋁元素的質量即包括氧化鋁中的鋁還包括單質鋁的質量，請同學們考慮細致，思維要慎密．