Question

【題目】某興趣小組展開了金屬及合金的相關(guān)探究。

【探究一】口香糖包裝紙表面的金屬探究。

興趣小組做了圖1所示實驗：取口香糖包裝“錫紙”剪成條狀，將“錫紙”帶“錫”的一面接在電池兩極，發(fā)現(xiàn)紙條中間處很快開始起火苗，熄滅后剩下一層薄薄的金屬。“錫紙”能燃燒起來的原因是電能轉(zhuǎn)化為熱能，達到紙的______。同學(xué)們對“錫紙”上的金屬繼續(xù)展開探究。

I 探究問題一：“錫紙”上的金屬是錫嗎？

【查閱資料】（1）以前錫紙是用錫制造的，現(xiàn)在大多數(shù)是鋁箔紙。

（2）“曾青得鐵則化為銅”的反應(yīng)原理為______（用化學(xué)方程式表示），該原理說明在一定條件下，活潑金屬能置換出不活潑金屬。部分金屬活動性排序如下（越靠前的金屬越活潑）：K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb Cu Hg Ag Pt Au。

【實驗方案】（1）將處理后的錫紙剪成小塊放入小燒杯中。

（2）分別向燒杯中滴加①FeSO4溶液②CuSO4溶液③ZnSO4溶液④MgSO4溶液，觀察現(xiàn)象。

【實驗結(jié)論】根據(jù)實驗現(xiàn)象，口香糖包裝“錫紙”實際是鋁箔紙。

【反思評價】上述方案中，一定不需要滴加的試劑是______（填編號）。

II 探究問題二：為什么金屬沒有燃燒 ？

【實驗方案】（1）將一塊鋁箔放在酒精燈火焰上加熱，輕輕晃動，發(fā)現(xiàn)鋁熔化但不滴落也不燃燒。

（2）如圖2所示把鋁箔卷成筒狀，下部裹一紙片。點燃紙片后立即伸入盛有氧氣的集氣瓶中，觀察到鋁箔劇烈燃燒，發(fā)出白光。

【實驗分析】（1）鋁箔在空氣中不能燃燒的主要原因是______。

（2）鋁箔在氧氣中燃燒的方程式為______。夾持鋁箔的儀器名稱是______，集氣瓶底放少量細沙的目的是______。

【延伸拓展】如圖3所示，甲同學(xué)將紙卷成一空心卷，上半部包上一層鋁箔，點燃下端紙卷后，發(fā)現(xiàn)還可以在鋁箔卷上方點燃，上下形成較穩(wěn)定的“子母火”現(xiàn)象，其原因可能是下方紙張不完全燃燒產(chǎn)生了______氣體，該氣體通過紙卷上升至鋁箔卷口處燃燒，其燃燒的反應(yīng)方程式是______。此過程中，下側(cè)紙卷燃燒而接近鋁箔的上側(cè)紙卷沒有燃燒，鋁箔卷發(fā)揮的作用可能是______。

【探究二】某鋁鎂合金（用M表示）中鋁含量的分析。

【查詢資料】①鋁鎂合金國家標(biāo)準(zhǔn)：鋁含量不能低于78%。

②Al和Mg均能與鹽酸反應(yīng)，反應(yīng)方程式分別為______、____。

③鋁能與NaOH溶液反應(yīng)（在橫線上補充一種反應(yīng)物）：2Al+2NaOH+2______=2NaAlO2+3H2↑。鎂不與NaOH反應(yīng)。

興趣小組設(shè)計如圖裝置進行實驗。

（1）檢查該裝置是否密封的操作是______。

（2）在圖示Y型管兩側(cè)分別裝入足量氫氧化鈉溶液與a g鋁鎂合金粉末（固體M），使兩者充分反應(yīng)的操作是______；待充分反應(yīng)后，進入量氣管氣體的體積為V mL（氫氣密度用 0.09 g/L）。若量氣管最大量程為100 mL，則固體M中鋁的質(zhì)量不應(yīng)超過______g。

（3）若a =38 mg，V=30.0 mL，該合金______（填“符合”、“不符合”）國家標(biāo)準(zhǔn)；若將裝置中的氫氧化鈉溶液替換為足量的鹽酸，則反應(yīng)停止后量氣管內(nèi)氣體體積______（填“>”、“<”、“=”） V mL。

Answer 1

【答案】 著火點 Fe+CuSO4==Cu+FeSO4 ②④ 鋁表面生成致密氧化膜使鋁和氧氣隔絕 4Al + 3O22Al2O3 坩堝鉗 防止瓶底炸裂 CO 2CO +O2 2CO2 散熱導(dǎo)致上部紙卷難以達到著火點 2Al+6HCl====2AlCl3 + 3H2↑ Mg+2HCl====MgCl2+H2↑ H2O 量氣管和水準(zhǔn)管中加適量水，上下調(diào)整水準(zhǔn)管，看兩側(cè)是否出現(xiàn)穩(wěn)定的液面差 向左傾斜Y型管 0.081 不符合 >

【解析】【探究一】錫紙能燃燒起來的原因是電能轉(zhuǎn)化為熱能，使紙的溫度達到著火點解；“曾青得鐵則化為銅”的反應(yīng)原理為；【反思評價】根據(jù)金屬活動性順序中，鋁比銅、鐵、鋅活潑，不如鎂活潑，硫酸鋅和硫酸鐵就足以證明鋁的活動性，所以上述方案中，一定不需要滴加的試劑是②④；【實驗分析】（1）鋁箔在空氣中不能燃燒的主要原因是：鋁表面生成致密氧化膜使鋁和氧氣隔絕；（2）鋁箔在氧氣中燃燒的方程式為： ；夾持鋁箔的儀器名稱是坩堝鉗，集氣瓶底放少量細沙的目的是：防止熾熱的生成物濺落下來瓶底炸裂；（3）甲同學(xué)將紙卷成一空心卷，上半部包上一層鋁箔，點燃紙卷后，發(fā)現(xiàn)可以在鋁箔卷上方點燃，上下形成較穩(wěn)定的“子母火”現(xiàn)象，原因是：下部紙卷不完全燃燒產(chǎn)生的CO到鋁箔卷上方被點燃，其燃燒的反應(yīng)方程式是： ，此時鋁箔卷的作用是散熱，防止上部紙卷燃燒；【查詢資料】②Al和Mg均能與鹽酸反應(yīng)，反應(yīng)方程式分別為： ； ；③根據(jù)反應(yīng)前后原子的種類和數(shù)目不變，鋁與NaOH溶液反應(yīng)方程式補充為：2Al+2NaOH+2H2O =2NaAlO2+3H2↑；【探究二】（1）檢查該裝置是否密封的操作是量氣管和水準(zhǔn)管中加適量水，上下調(diào)整水準(zhǔn)管，看兩側(cè)是否出現(xiàn)穩(wěn)定的液面差；（2）在圖示Y型管兩側(cè)分別裝入足量氫氧化鈉溶液與a g鋁鎂合金粉末（固體M），使兩者充分反應(yīng)的操作是向左傾斜Y型管；通過調(diào)整水準(zhǔn)管的高低可以檢查生成氣體的體積，由題意可以知道生成氫氣的體積為0.1L，則設(shè)鋁的物質(zhì)的量為

2Al+2NaOH+2H2O═2NaAlO2+3H2↑

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0.1L0.09g/L

解得： =0.081g/L，所以鋁的質(zhì)量不應(yīng)超過0.081g。

根據(jù)以上解答可以知道鋁的質(zhì)量為：0.081g/L×0.03L=0.024g

所以鋁的含量為： ≈63.9%<78%，故該合金不符合國家標(biāo)準(zhǔn)；若將裝置中的氫氧化鈉溶液替換為足量的鹽酸，鎂、鋁都與鹽酸反應(yīng)生成氫氣，改用鹽酸生成氫氣的體積增大，則反應(yīng)停止后氣管內(nèi)氣體體積大于VmL。