Question

【題目】某同學通過以下裝置測定M樣品(只含Fe、Al、Cu)中各成分的質量分數。取兩份質量均為m g的M樣品，按實驗1(如圖1)和實驗2(如圖2)進行實驗，該同學順利完成了實驗并測得氣體體積分別為V1 mL和V2 mL(已折算到標準狀況下)。

(1)寫出實驗1中發生反應的離子方程式：______________________________。

(2)實驗1裝置中小試管的作用是___________________________________________________。

(3)對于實驗2，平視讀數前應依次進行的兩種操作是：①___________________②___________________。

(4)M樣品中銅的質量的數學表達式為(用m 、V1和V2 表示)：__________________________。

(5)實驗1進行實驗前，B瓶中水沒有裝滿，使測得氣體體積____________ (填“偏大”、“偏小”或“無影響”，下同)；若拆去實驗2中導管a，使測得氣體體積___________。

Answer 1

【答案】2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO2-＋3H2↑ 液封，避免氫氣從長頸漏斗中逸出；控制加氫氧化鈉溶液的體積來控制反應的快慢；節省藥品。 冷卻到室溫 調整BC液面相平 m g－(28V2-19V1)/11200g 無影響 偏大

【解析】

據題意，M只含鐵、鋁、銅三種金屬，其中鋁既能與強酸反應，又能與強堿反應；鐵只能溶于強酸，不溶于強堿；銅既不溶于氫氧化鈉，也不溶于稀硫酸，結合裝置圖和問題分析解答。

（1）實驗1中氫氧化鈉溶液只與鋁反應，反應的離子方程式為2Al＋2OH－＋2H2O＝2AlO2-＋3H2↑；

（2）實驗1的裝置中，小試管的作用是對長頸漏斗起到液封作用，防止氫氣逸出，通過控制加氫氧化鈉溶液的體積來控制反應的快慢，調節化學反應速率，同時節省藥品；

（3）氣體的體積受溫度和壓強影響大，因此對于實驗2，平視讀數前應等到冷卻到室溫，并上下移動C量氣管，使B、C液面相平，其目的是使B管收集的氣體壓強等于外界大氣壓，這樣讀得的讀數才準確；

（4）根據V1結合鋁與氫氧化鈉的反應可知樣品中鋁的質量為27V1/33600g，鐵和鋁都與酸反應生成氫氣，所以根據V2-V1即為鐵與鹽酸反應生成的氫氣，所以樣品中鐵的質量為56（V2-V1）/22400g，所以樣品中銅的質量為m g－27V1/33600g－56（V2-V1）/22400g＝m g－(28V2-19V1)/11200g；

（5）如果實驗前B瓶液體沒有裝滿水，不影響實驗結果，因為理論上B管收集的氣體體積等于排入C管里液體的體積；若拆去導管a，加入液體時，排出錐形瓶中部分空氣，導致測定的氣體體積偏大。