Question

4．金屬鋁及其合金有廣泛的用途．
（1）請畫出鋁的原子結(jié)構(gòu)示意圖；
（2）鋁的化學(xué)性質(zhì)活潑卻耐腐蝕的原因；
（3）鋁是兩性金屬，既可以與酸溶液反應(yīng)，也可以與堿溶液反應(yīng)，與NaOH溶液反應(yīng)生成NaAlO₂和H₂．寫出化學(xué)反應(yīng)方程式；
（4）Al在高溫條件下可以與Fe₃O₄發(fā)生置換反應(yīng)，得到Fe與另一種氧化物，寫出化學(xué)方程式；
（5）實(shí)驗(yàn)室制取某氣體所需裝置如圖所示：

現(xiàn)欲制取一瓶干燥的H₂，可選用圖中的BFE組合制得．此操作中的發(fā)生裝置還可以制取少量的另一種氣體，請你寫出產(chǎn)生另一種氣體的化學(xué)方程式2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑．實(shí)驗(yàn)前都要檢查裝置的氣密性，請?jiān)趫D中選擇一個氣體發(fā)生裝置，簡述其氣密性的檢驗(yàn)方法先從長頸漏斗中注入水，當(dāng)水浸沒其下端管口時，用止水夾夾住導(dǎo)氣管上連接的膠皮管，保證此處不漏氣；然后再加入少量的水，若停止加水后，長頸漏斗中的水面不再下降，則說明此裝置氣密性良好．
（6）合金的用途十分廣泛．某化學(xué)小組欲測定黃銅片（銅鋅合金）的組成，進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)：取黃銅片30g放入燒杯中，將100g稀硫酸分5次加入燒杯中，每次均充分反應(yīng)后，測得剩余固體的質(zhì)量記錄如表．

次　數(shù)	1	2	3	4	5
加入稀硫酸質(zhì)量/g	20	20	20	20	20
剩余固體質(zhì)量/g	26.75	23.5	20.25	17	16.5

請計(jì)算：稀硫酸中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

Answer 1

分析 （1）Al的原子序數(shù)為13，原子核外有3個電子層，最外層電子數(shù)為3；
（2）根據(jù)鋁在常溫下與空氣中的氧氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使鋁的表面生成了一層致密的氧化鋁薄膜解答；
（3）首先根據(jù)反應(yīng)原理找出反應(yīng)物、生成物、反應(yīng)條件，根據(jù)化學(xué)方程式的書寫方法、步驟（寫、配、注、等）進(jìn)行書寫；再根據(jù)反應(yīng)特征確定反應(yīng)類型．
（4）Al與四氧化三鐵發(fā)生鋁熱反應(yīng)生成氧化鋁與Fe；
（5）根據(jù)實(shí)驗(yàn)室制取氫氣的反應(yīng)物是固體和液體，反應(yīng)條件是常溫，排水法收集的氣體純凈，排空氣法收集的氣體干燥，氫氣密度比空氣小，鋅和硫酸反應(yīng)生成硫酸鋅和氫氣進(jìn)行分析；據(jù)實(shí)驗(yàn)室用過氧化氫制取氧氣的反應(yīng)物是固體和液體，反應(yīng)條件是常溫解答；
（6）根據(jù)金屬鎂的質(zhì)量求出稀硫酸的溶質(zhì)的質(zhì)量即可求出所加稀硫酸的溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)進(jìn)行解答．

解答 解：
（1）Al的原子序數(shù)為13，原子核外有3個電子層，最外層電子數(shù)為3，則原子結(jié)構(gòu)示意圖為；
（2）通常情況下鋁制品很耐腐蝕，這是因?yàn)殇X在常溫下與空氣中的氧氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使鋁的表面生成了一層致密的氧化鋁薄膜，從而阻止了內(nèi)部的鋁進(jìn)一步氧化．
（3）Al與NaOH溶液反應(yīng)生成H₂和NaAlO₂，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑．
（4）Al與四氧化三鐵發(fā)生鋁熱反應(yīng)生成氧化鋁與Fe，反應(yīng)方程式為：8Al+3Fe₃O₄$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$4Al₂O₃+9Fe，
（5）實(shí)驗(yàn)室制取氫氣的反應(yīng)物是固體和液體，反應(yīng)條件是常溫，排水法收集的氣體純凈，排空氣法收集的氣體干燥，濃硫酸進(jìn)行干燥；氫氣密度比空氣小，所以應(yīng)選用的裝置組合是BFE；采取常溫下二氧化錳催化分解過氧化氫溶液的方法，生成的氧氣不易溶于不、密度大于空氣；（或使用石灰石與稀鹽酸反應(yīng)，生成氣體二氧化碳能溶于水）；反應(yīng)的化學(xué)方程式為2HCl+CaCO₃═CaCl₂+H₂O+CO₂↑（或2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑）．
檢驗(yàn)B裝置的氣密性的方法是：先從長頸漏斗中注入水，當(dāng)水浸沒其下端管口時，用止水夾夾住導(dǎo)氣管上連接的膠皮管，保證此處不漏氣；然后再加入少量的水，若停止加水后，長頸漏斗中的水面不再下降，則說明此裝置氣密性良好；
（6）與20g稀硫酸完全反應(yīng)消耗鋅的質(zhì)量為：30g-26.75g=3.25g，
設(shè)與3.25g鋅反應(yīng)的硫酸的質(zhì)量為x，
Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑，
65   98
3.25g  x
$\frac{65}{3.25g}=\frac{98}{x}$
x=4.9g，
硫酸中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：$\frac{4.9g}{20g}×$100%=24.5%

答案：
（1）；
（2）鋁在常溫下與空氣中的氧氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使鋁的表面生成了一層致密的氧化鋁薄膜，從而阻止了內(nèi)部的鋁進(jìn)一步氧化；
（3）2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑．
（4）8Al+3Fe₃O₄$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$4Al₂O₃+9Fe；
（5）AFE；2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；先從長頸漏斗中注入水，當(dāng)水浸沒其下端管口時，用止水夾夾住導(dǎo)氣管上連接的膠皮管，保證此處不漏氣；然后再加入少量的水，若停止加水后，長頸漏斗中的水面不再下降，則說明此裝置氣密性良好；
（6）稀硫酸中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為24.5%．

點(diǎn)評 本題主要考查了化學(xué)方程式的書寫方法及其鋁的性質(zhì)和用途等方面的知識，可以依據(jù)已有的知識進(jìn)行．