Question

20．某同學(xué)通過(guò)以下裝置測(cè)定M樣品（只含F(xiàn)e、Al、Cu）中各成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．取兩份質(zhì)量均為m g的M樣品，按實(shí)驗(yàn)1（如圖1）和實(shí)驗(yàn)2（如圖2）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，該同學(xué)順利完成了實(shí)驗(yàn)并測(cè)得氣體體積分別為V₁ mL和V₂ mL（已折算到標(biāo)準(zhǔn)狀況下）．

（1）寫出實(shí)驗(yàn)1中可能發(fā)生反應(yīng)的離子方程式：2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑；
（2）實(shí)驗(yàn)1裝置中小試管的作用是液封，避免氫氣從長(zhǎng)頸漏斗中逸出，控制加氫氧化鈉溶液的體積來(lái)控制反應(yīng)的快慢，節(jié)省藥品
（3）對(duì)于實(shí)驗(yàn)2，平視讀數(shù)前應(yīng)依次進(jìn)行的兩種操作是：①冷卻到室溫②調(diào)整BC液面相平．
（4）M樣品中銅的質(zhì)量的數(shù)學(xué)表達(dá)式為（用V₁和V₂ 表示）：mg-$\frac{28{v}_{2}-19{v}_{1}}{11200}$g
（5）實(shí)驗(yàn)1進(jìn)行實(shí)驗(yàn)前，B瓶中水沒(méi)有裝滿，使測(cè)得氣體體積無(wú)影響 （填“偏大”、“偏小”或“無(wú)影響”，下同）；若拆去實(shí)驗(yàn)2中導(dǎo)管a，使測(cè)得氣體體積偏大．
（6）該實(shí)驗(yàn)需要0.50mol•L^-1的NaOH溶液470mL，請(qǐng)回答下列問(wèn)題
①配制時(shí)應(yīng)稱量10.0g NaOH，稱量時(shí)需要托盤天平、小燒杯（或稱量瓶）、藥匙 （填儀器名稱）．
②配制NaOH溶液時(shí)，NaOH固體中含有Na₂O雜質(zhì)會(huì)導(dǎo)致所配溶液濃度偏大．（填“偏大”、“偏小”或“無(wú)影響”）．
（7）該實(shí)驗(yàn)中所用稀硫酸是用98%的濃硫酸（ρ=1.84g/cm³）配制的，則該濃硫酸的物質(zhì)的量濃度是18.4mol/L．

Answer 1

分析 據(jù)題意，M只含鐵、鋁、銅三種金屬中的兩種或三種，其中鋁既能與強(qiáng)酸反應(yīng)，又能與強(qiáng)堿反應(yīng)；鐵只能溶于強(qiáng)酸，不溶于強(qiáng)堿；銅既不溶于氫氧化鈉，也不溶于稀硫酸．
（1）實(shí)驗(yàn)1中氫氧化鈉溶液只與鋁反應(yīng)，而實(shí)驗(yàn)2中稀硫酸既能與鋁反應(yīng)，也能與鐵反應(yīng)；
（2）實(shí)驗(yàn)1的裝置中，小試管的作用是對(duì)長(zhǎng)頸漏斗起到液封作用，防止氫氣逸出，控制加液體量，調(diào)節(jié)化學(xué)反應(yīng)速率，節(jié)省藥品；
（3）對(duì)于實(shí)驗(yàn)2，平視讀數(shù)前應(yīng)等到冷卻到室溫，并上下移動(dòng)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(qiáng)等于外界大氣壓，這樣讀得的讀數(shù)才準(zhǔn)確；
（4）根據(jù)V₁可計(jì)算出樣品中鋁的質(zhì)量，鐵和鋁都與酸反應(yīng)生成氫氣，所以根據(jù)V₂-V₁即為鐵與鹽酸反應(yīng)生成的氫氣計(jì)算鐵的量，再進(jìn)一步計(jì)算銅的質(zhì)量；
（5）如果實(shí)驗(yàn)前B瓶液體沒(méi)有裝滿水，不影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果，因?yàn)槔碚撋螧管收集的氣體體積等于排入C管里液體的體積；若拆去導(dǎo)管a，加入液體時(shí)，排出錐形瓶中部分空氣，導(dǎo)致測(cè)定的氣體體積偏大；
（6）要配制0.50mol•L^-1的NaOH溶液470mL，所用容量瓶應(yīng)為500mL，所以計(jì)算氫氧化鈉的質(zhì)量時(shí)要按500mL溶液計(jì)算，稱量時(shí)氫氧化鈉要放在小燒杯（或稱量瓶）中進(jìn)行，用藥匙取藥品，NaOH固體中含有Na₂O雜質(zhì)，氧化鈉與水反應(yīng)生成氫氧化鈉，使得溶液中氫氧化鈉偏多，據(jù)此答題；
（7）根據(jù)$c=\frac{1000ρω}{M}$計(jì)算該濃硫酸的物質(zhì)的量濃度．

解答 解：據(jù)題意，M只含鐵、鋁、銅三種金屬中的兩種或三種，其中鋁既能與強(qiáng)酸反應(yīng)，又能與強(qiáng)堿反應(yīng)；鐵只能溶于強(qiáng)酸，不溶于強(qiáng)堿；銅既不溶于氫氧化鈉，也不溶于稀硫酸．
（1）實(shí)驗(yàn)1中氫氧化鈉溶液只與鋁反應(yīng)，反應(yīng)的離子方程式為：2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑
故答案為：2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑；
（2）驗(yàn)1的裝置中，小試管的作用是對(duì)長(zhǎng)頸漏斗起到液封作用，防止氫氣逸出，控制加液體量，調(diào)節(jié)化學(xué)反應(yīng)速率，節(jié)省藥品；
故答案為：液封，避免氫氣從長(zhǎng)頸漏斗中逸出，控制加氫氧化鈉溶液的體積來(lái)控制反應(yīng)的快慢，節(jié)省藥品；
（3）對(duì)于實(shí)驗(yàn)2，平視讀數(shù)前應(yīng)等到冷卻到室溫，并上下移動(dòng)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(qiáng)等于外界大氣壓，這樣讀得的讀數(shù)才準(zhǔn)確，
故答案為：冷卻到室溫；調(diào)整BC液面相平；
（4）根據(jù)V₁結(jié)合鋁與氫氧化鈉的反應(yīng)可知樣品中鋁的質(zhì)量為$\frac{{v}_{1}}{33600}$mol×27 g•mol^-1，鐵和鋁都與酸反應(yīng)生成氫氣，所以根據(jù)V₂-V₁即為鐵與鹽酸反應(yīng)生成的氫氣，所以樣品中鐵的質(zhì)量為$\frac{{v}_{2}-{v}_{1}}{22400}$mol×56 g•mol^-1，所以樣品中銅的含量為m g-$\frac{{v}_{1}}{33600}$mol×27 g•mol^-1-$\frac{{v}_{2}-{v}_{1}}{22400}$mol×56 g•mol^-1=m g-$\frac{28{v}_{2}-19{v}_{1}}{11200}$g，
故答案為：m g-$\frac{28{v}_{2}-19{v}_{1}}{11200}$g；
（5）如果實(shí)驗(yàn)前B瓶液體沒(méi)有裝滿水，不影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果，因?yàn)槔碚撋螧管收集的氣體體積等于排入C管里液體的體積；若拆去導(dǎo)管a，加入液體時(shí)，排出錐形瓶中部分空氣，導(dǎo)致測(cè)定的氣體體積偏大；
故答案為：無(wú)影響；偏大；
（6）①要配制0.50mol•L^-1的NaOH溶液470mL，所用容量瓶應(yīng)為500mL，所以配制時(shí)應(yīng)稱量0.50mol•L^-1×0.5L×40g/mol=10.0g NaOH，稱量時(shí)氫氧化鈉要放在小燒杯（或稱量瓶）中進(jìn)行，用藥匙取藥品，
故答案為：10.0；小燒杯（或稱量瓶）、藥匙；
②NaOH固體中含有Na₂O雜質(zhì)，氧化鈉與水反應(yīng)生成氫氧化鈉，使得溶液中氫氧化鈉偏多，所以會(huì)導(dǎo)致所配溶液濃度偏大，
故答案為：偏大；
（7）根據(jù)$c=\frac{1000ρω}{M}$可得濃硫酸的物質(zhì)的量濃度為$\frac{1000×1.84g/cm{\;}^{3}×98%}{98g/mol}$=18.4mol/L，故答案為：18.4．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了物質(zhì)性質(zhì)的分析判斷，實(shí)驗(yàn)裝置的理解應(yīng)用，物質(zhì)的量濃度溶液的配制和計(jì)算等，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，題目難度中等．