Question

金屬是現(xiàn)代生活和工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用極為普遍的一類材料．
（1）已知在相同的條件下，金屬的活動性越強，金屬和酸反應(yīng)產(chǎn)生氣泡（氫氣）的速度就越快．Al、Cu、Fe三種金屬在稀鹽酸里的反應(yīng)現(xiàn)象如右圖所示．
①右圖中Y所代表的金屬是

 

（填“Cu”或“Fe”）；
②Al、Cu、Fe三種金屬的活動性由強到弱的順序為

 

；
③鋁是一種活潑金屬，但常溫下鋁卻有較強的抗腐蝕性，其原因是

 

；
（2）金屬的開發(fā)和利用是人類文明和社會進步的標(biāo)志．
①我國古代將爐甘石（ZnCO₃）、赤銅礦（Cu₂O）和木炭粉混合加熱至800℃左右，即可得到與黃金外觀相似的“藥金”．
I．用上述方法不能制得真正的黃金（Au）是因為

 

；
II．“藥金”是

 

（填“純金屬”或“合金”）；
②鈦因常溫下不與酸、堿反應(yīng)等優(yōu)良的性能，被譽為“未來金屬”．由釩鈦磁鐵礦提取金屬鈦的主要工藝過程如下：

在高溫下與足量Mg反應(yīng)置換生成金屬Ti，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為：

 

．
上述生產(chǎn)過程中得到的金屬鈦中混有少量金屬雜質(zhì)，可加入

 

除去．
（3）已知某金屬粉末中除含有Al外還含有一定量的Fe和Cu，為證明Fe和Cu的存在并測定其中Al的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，某化學(xué)興趣小組的同學(xué)展開了如下的實驗探究．
資料在線：Al與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成溶于水的偏鋁酸鈉和氫氣（反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2Al+2H₂O+2NaOH=2NaAlO₂+3H₂↑），F(xiàn)e和Cu不與氫氧化鈉溶液反應(yīng)．
①請完成證明金屬粉末中存在Fe和Cu的實驗設(shè)計：

實驗操作	實驗現(xiàn)象	結(jié)論
Ⅰ取少量的金屬粉末于試管中，加入足量的   （填試劑名稱）．	．	僅除去鋁
Ⅱ?qū)⒃嚬莒o置，棄去上層清液，加入足量的稀硫酸．	．	證明含有鐵
Ⅲ將試管靜置，棄去上層清液，多次洗滌剩余固體	剩余固體呈紫紅色	證明含有銅

②為探究該金屬粉末中Al的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，取20 g該金屬粉末，把100 g氫氧化鈉溶液平均分成5份依次加入，充分反應(yīng)后，過濾出固體，將其洗滌、干燥、稱量．實驗過程中得到的部分?jǐn)?shù)據(jù)與圖象如下：

加NaOH溶液的次數(shù)	第一次	第二次	第三次	…
剩余固體的質(zhì)量/g	16.5	n	9.5	…

Ⅰ．分析以上數(shù)據(jù)可知，上表中n的值為

 

；
Ⅱ．該金屬粉末中Al的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

 

%
Ⅲ．列式計算：所用氫氧化鈉溶液的溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為多少？

Answer 1

分析：（1）由圖示和金屬活動性順序可得；
（2）利用質(zhì)量守恒定律中元素種類不變可以確定；
（3）由題中所給資料結(jié)合已了解的鐵和銅的性質(zhì)解答①題，②中前三次反應(yīng)中每一次固體減少質(zhì)量應(yīng)該相同，由此求出n的值，再通過表中數(shù)據(jù)和圖示分析得出金屬粉末中剩余6克不是金屬鋁，其余14克是金屬鋁的質(zhì)量，進而求出金屬粉末中鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，然后根據(jù)方程式計算出氫氧化鈉和水的質(zhì)量，即可求出溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

解答：解：（1）由圖中Y表面沒有氣泡可得Y為金屬銅；由實驗現(xiàn)象可知三種金屬的活動性由強到弱的順序為Al、Fe、Cu
故填：①Cu，②Al＞Fe＞Cu，③常溫下鋁和空氣中的氧氣反應(yīng)，產(chǎn)生一層致密的氧化鋁薄膜（或氧化膜）
（2）①由質(zhì)量守恒定律可知原反應(yīng)物中無金元素，所以生成物種中不會有金元素，這種方法不能真正得到黃金；得到的藥金應(yīng)為鋅-銅合金．
②在高溫下TiCl₄與足量Mg反應(yīng)置換生成金屬Ti，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為：TiCl₄+2Mg

高溫  .

Ti+2MgCl₂．
上述生產(chǎn)過程中得到的金屬鈦中混有的少量金屬雜質(zhì)為鐵和鎂，所以可加入稀鹽酸或稀硫酸除去．
故填：①反應(yīng)物中不含有金元素，合金
②TiCl₄+2Mg

高溫  .

Ti+2MgCl₂，稀硫酸（或鹽酸）
（3）①由題中信息可知第一步除去鋁時加入的溶液是氫氧化鈉溶液，現(xiàn)象是有氣泡產(chǎn)生；第二步加入稀硫酸后有鐵存在說明現(xiàn)象為有氣泡產(chǎn)生．
②Ⅰ．由圖示分析可知該金屬粉末與80g氫氧化鈉溶液恰好完全反應(yīng)，也就是說前四次反應(yīng)固體減少是的質(zhì)量應(yīng)該相等，所以n=13g．
Ⅱ．該金屬粉末中Al的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

20g-6g

20g

×100%=70%．
Ⅲ．由圖示可知14g鋁與80g氫氧化鈉溶液恰好完全反應(yīng)，
設(shè)氫氧化鈉溶液中溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為x
2Al+2H₂O+2NaOH=2NaAlO₂+3H₂↑
54        80
（20-6）g 80xg
54：80=14g：80xg
解得x=25.9%
答：氫氧化鈉溶液中溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25.9%
故答案為：①氫氧化鈉溶液，有氣泡產(chǎn)生，有氣泡產(chǎn)生；
②13，70，25.9%

點評：本題除了考查金屬的性質(zhì)和活動性順序，還多方面開放性的考查靈活運用知識的能力．