Question

1．鋁和氧化鐵的反應(yīng)：2Al+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;900℃-1550℃\;}}{\;}$Al₂O₃+2Fe，該反應(yīng)可用于焊接鐵軌，某小組取鋁粉和氧化鐵的混合物，使之充分反應(yīng)，反應(yīng)中放出大量的熱并發(fā)出耀眼的光芒，同時(shí)有熔融物生成．該小組對(duì)所得熔融物的成分進(jìn)行了探究．
【查閱資料】：

物質(zhì)	Al	Al2O3	Fe	Fe2O3
熔點(diǎn)/℃	660	2054	1535	1462
沸點(diǎn)/℃	2467	2980	2750

【實(shí)驗(yàn)猜想】：甲同學(xué)推測(cè)熔融物中含有鐵和鋁．若甲同學(xué)的推測(cè)成立，其理由是發(fā)生反應(yīng)時(shí)的溫度可達(dá)到鐵和鋁的熔點(diǎn)．
【實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證】：
（1）請(qǐng)你幫助甲同學(xué)完成驗(yàn)證報(bào)告．

實(shí)驗(yàn)步驟	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象	實(shí)驗(yàn)結(jié)論
取少量的熔融物于試管中，加入加入稀鹽酸，把氣體點(diǎn)燃，并在火焰上方罩一冷而干燥的燒杯．	固體全部溶解、有無(wú)色氣體逸出、氣體燃燒，燒杯壁有水出現(xiàn)．	熔融物含有鐵和鋁

（2）乙同學(xué)認(rèn)為甲同學(xué)的實(shí)驗(yàn)方案不嚴(yán)謹(jǐn)，又用定量的方法幫助他進(jìn)一步驗(yàn)證．取4.6g該熔融物于燒杯中，滴加ag稀硫酸時(shí)恰好完全反應(yīng)，稱得反應(yīng)后溶液的質(zhì)量為（a+4.4）g．反應(yīng)后的溶液經(jīng)處理后得到19.0g的固體．通過實(shí)驗(yàn)得到以下結(jié)論：
①乙同學(xué)的方案能證明甲同學(xué)的猜想成立，理由是熔融物與稀硫酸完全反應(yīng)產(chǎn)生氫氣的質(zhì)量小于同質(zhì)量的鋁而大于同質(zhì)量鐵完全反應(yīng)所生成氫氣的質(zhì)量．

Answer 1

分析 [實(shí)驗(yàn)猜想]根據(jù)物質(zhì)的熔點(diǎn)及反應(yīng)時(shí)的溫度，判斷在該溫度下可熔融的物質(zhì)；
（1）根據(jù)金屬的活動(dòng)性可知，鐵和鋁都能與酸發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，因此，可利用此性質(zhì)對(duì)熔融物中的鐵和鋁進(jìn)行檢驗(yàn)；生成氫氣可通過燃燒檢驗(yàn)生成物而判斷；在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)要注意對(duì)氫氣的檢驗(yàn)；
（2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，利用質(zhì)量守恒定律可得知反應(yīng)中產(chǎn)生氫氣的質(zhì)量；然后通過極端假設(shè)的方法，利用一定量金屬與酸反應(yīng)反應(yīng)生成氫氣質(zhì)量=$\frac{金屬化合價(jià)}{金屬的相對(duì)原子質(zhì)量}$×金屬質(zhì)量，判斷熔融物中金屬的組成．

解答 解：[實(shí)驗(yàn)猜想]反應(yīng)量的溫度可高達(dá)1550℃，在此溫度下，鐵、鋁都可熔化為液體；因此可推測(cè)熔融物中含有鐵和鋁；
故答案為：發(fā)生反應(yīng)時(shí)的溫度可達(dá)到鐵和鋁的熔點(diǎn)；
（1）利用金屬鐵、鋁都能與稀鹽酸反應(yīng)放出氫氣，把熔融物放入稀鹽酸，產(chǎn)生的氣體點(diǎn)燃生成水，可判斷氣體為氫氣；
故答案為：

實(shí)驗(yàn)步驟	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象	實(shí)驗(yàn)結(jié)論
加入稀鹽酸，把氣體點(diǎn)燃，并在火焰上方罩一冷而干燥的燒杯	氣體燃燒，燒杯壁有水出現(xiàn)

（2）根據(jù)質(zhì)量守恒定律，反應(yīng)前后的質(zhì)量差即反應(yīng)放出氫氣的質(zhì)量=（a g+4.6g）-（a+4.4）g=0.2g；
假設(shè)4.6g熔融物全部為鐵，則完全反應(yīng)產(chǎn)生氫氣質(zhì)量=$\frac{2}{56}$×4.6g≈0.16g＜0.2g；
假設(shè)4.6g熔融物全部為鋁，則完全反應(yīng)產(chǎn)生氫氣質(zhì)量=$\frac{3}{27}$×4.6g≈0.51g＞0.2g；
可判斷熔融物不能為純凈的鐵，也不可能為純凈的鋁，應(yīng)為鐵和鋁的混合物；
故答案為：熔融物與稀硫酸完全反應(yīng)產(chǎn)生氫氣的質(zhì)量小于同質(zhì)量的鋁而大于同質(zhì)量鐵完全反應(yīng)所生成氫氣的質(zhì)量．

點(diǎn)評(píng) 等質(zhì)量的金屬鎂、鋁、鋅、鐵與酸完全反應(yīng)產(chǎn)生氫氣的質(zhì)量由大到小的關(guān)系為鋁＞鎂＞鐵＞鋅；根據(jù)這一關(guān)系可以較方便判斷金屬混合物的組成．