Question

【題目】科學研究發現，三種金屬或兩種金屬可以組成準晶體。某準晶體樣品M可能由鐵、銅和鋁中的三種或兩種組成。

（實驗目的）探究金屬的成分

（提出假設）猜想1：M的成分是鐵和銅；

猜想2：M的成分是鐵和鋁；

猜想3：M的成分是______；

猜想4：M的成分是鐵、銅和鋁

（設計實驗）取兩份質量均為m g的M樣品，按圖1和圖2裝置分別進行實驗：實驗前后條件都是常溫、常壓，待樣品M充分反應后，按圖1、圖2實驗方案完成實驗并測得氣體體積分別為V1L和V2L（所測定的氣體體積已折合成標準狀況）。

（1）完成實驗目的和猜想填空內容。________

（2）若該實驗需要0.50mol/LNaOH溶液240mL，用規格儀器配制時應稱量____g NaOH（用托盤天平），若稱量的NaOH固體中混有Na2O雜質會導致所配溶液濃度_____（填“偏大”、“偏小”或“無影響”）

（3）進行實驗1前，B瓶中的水沒有裝滿，使測得的氣體體積_______（填“偏大”、“偏小”或“無影響”），實驗2中的導管a的作用為_____________并能防止因加入液體而排出錐形瓶內部分空氣，導致測定的氣體體積偏大。

（4）若V1≠0，則推測上述猜想________（填“1”、“2”、“3”或“4”）一定不成立，若猜想3成立，則V1________V2（填“＞”、“＜”或“＝”）。

（5）若V1＜V2≠0，則M樣品中鐵的質量為____________g（用含V1和V2式子表示）

Answer 1

【答案】鋁和銅 5.0g 偏大 無影響 平衡壓強使硫酸順利流下 1 = 56（V2-V1）/22.4g或2.5（V2-V1）g

【解析】

（1）根據提出假設，推出猜想3中M的成分是鋁和銅；

（2）m(NaOH)=250×10－3L×0.50mol·L－1×40g·mol－1=5.0g；62gNa2O生成2mol的NaOH，每31gNa2O能獲得1molNaOH，即NaOH固體中混有Na2O雜質導致所配溶液濃度偏大；

（3）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；實驗2中導管a的作用為平衡壓強，使硫酸順利流下；

（4）因為V1不等于0，說明有氣體產生，能與NaOH溶液反應生成氣體的金屬是Al，即猜想1不成立；猜想3為鋁和銅，銅不與NaOH和稀硫酸反應，Al與NaOH反應：2Al＋2NaOH＋2H2O=2NaAlO2＋3H2↑，Al與稀硫酸：2Al＋3H2SO4=Al2(SO4)3＋3H2↑，相同質量的Al，產生的氫氣量相同，即V1=V2；

（5）若猜想2成立，V2－V1即為鐵與硫酸反應生成的氫氣，則鐵單質的質量為。