Question

已知某混合金屬粉末中除鋁外還含有鐵、銅中的一種或兩種，所含金屬的量都在5%以上．請設計實驗探究該粉末中鐵、銅的存在．
資料在線：
鋁與氫氧化鈉溶液反應生成溶于水的偏鋁酸鈉和氫氣（2Al+2H₂O+2NaOH=2NaAlO₂+3H₂↑），鐵和銅不與氫氧化鈉溶液反應．
可供選擇的實驗用品：燒杯、大試管、量筒、滴管、燃燒匙、藥匙、磁鐵；稀硫酸、稀鹽酸、Na0H溶液、氨水．
請你參與并完成以下實驗探究過程：
I、提出假設
（1）假設1：該混合金屬粉末中除鋁外還含有Fe．
（2）假設2：該混合金屬粉末中除鋁外還含有______．
（3）假設3：該混合金屬粉末中除鋁外還含有Fe、Cu．
II、設計并實施實驗方案
（4）基于假設1，不用化學試劑，證明金屬鐵的存在可用______．
（5）基于假設2，將混合金屬粉末加入足量稀鹽酸，你觀察到的現象是______．
（6）基于假設3，請你完成實驗操作，描述實驗現象．

實驗步驟	實驗操作（說明儀器和試劑）	實驗現象	結論
①	取少許粉末放入大試管中，再滴加______，充分反應后，靜置，棄去清液得到固體．	固體粉末______， 有______．	僅除去鋁
②	再往大試管中加______，充分反應．	固體______， 溶液______．	證明含有鐵
③	將大試管靜置，棄去上層清液，加水，多次洗滌剩余固體	剩余固體呈紫紅色	證明含有銅

III、已知該金屬粉末的組成為鋁、鐵和銅
（7）為測定混合金屬粉末中鋁的質量分數，取20g該金屬粉末，把100g氫氧化鈉溶液平均分成5份依次加入，充分反應后，過濾出固體，將其洗滌、干燥、稱量．實驗過程中得到的部分數據與圖象如下：

加NaOH溶液的次數	第一次	第二次	第三次	…
剩余固體的質量/g	1 6.5	n	9.5	…

①分析以上數據可知，上表中n的值為______；
②該金屬粉末中Al的質量分數為______%；
③列式計算：所用氫氧化鈉溶液的溶質質量分數為多少？

Answer 1

解：（2）假設1：該混合金屬粉末中除鋁外還含有Fe；假設2：該混合金屬粉末中除鋁外還含有銅；假設3：該混合金屬粉末中除鋁外還含有Fe、Cu；故答案為：Cu（或銅）
（4）在假設1中，不用化學試劑，證明金屬鐵的存在可用：磁鐵吸引金屬粉末，有粉末被吸引，證明含有鐵；故答案為：磁鐵吸引金屬粉末，有粉末被吸引，證明含有鐵
（5）基于假設2，將混合金屬粉末加入足量稀鹽酸，觀察到的現象是：金屬粉末部分溶解，有氣泡生成；因為只有金屬鋁反應，銅不反應；故答案為：金屬粉末部分溶解，有氣泡生成
（6）在假設3中，取少許粉末放入大試管中，再滴加足量（或過量）的NaOH溶液，現象是固體粉末部分溶解，并有氣泡放出，此步驟中除去了鋁；再往大試管中加足量（或過量）的稀硫酸（或稀鹽酸），固體部分溶解并有氣泡放出，溶液呈淺綠色，證明有鐵；多次洗滌剩余固體，剩余固體呈紫紅色，證明含有銅．故答案為：

實驗步驟	實驗操作（說明儀器和試劑）	實驗現象	結論
①	足量（或過量）的NaOH溶液	部分溶解 氣泡放出
②	足量（或過量）的稀硫酸（或稀鹽酸）	部分溶解并有氣泡放出 呈淺綠色

（7）根據表格的信息和圖象可知：每加20g氫氧化鈉溶液就會消耗掉3.5g鋁，因此n=13g，鋁的質量=20g-6g=14g；鋁的質量分數==70%，故答案為：①13 ②70
③解：20 g該金屬粉末中鋁的質量為：20g-6g=14g
設氫氧化鈉溶液中溶質質量為x．
2Al+2H₂O+2NaOH=2NaAlO₂+3H₂↑
54　　 　80
14g 　 x
x≈20.7g
氫氧化鈉溶液中溶質質量分數為：×100%≈25.9%
答：氫氧化鈉溶液中溶質質量分數為25.9%．
故答案為：25.9%．
分析：通過查閱資料可知：假設1：該混合金屬粉末中除鋁外還含有Fe；假設2：該混合金屬粉末中除鋁外還含有銅；假設3：該混合金屬粉末中除鋁外還含有Fe、Cu；在假設1中，不用化學試劑，證明金屬鐵的存在可用：磁鐵吸引金屬粉末，有粉末被吸引，證明含有鐵；基于假設2，將混合金屬粉末加入足量稀鹽酸，觀察到的現象是：金屬粉末部分溶解，有氣泡生成；因為只有金屬鋁反應，銅不反應；在假設3中，取少許粉末放入大試管中，再滴加足量（或過量）的NaOH溶液，現象是固體粉末部分溶解，并有氣泡放出，此步驟中除去了鋁；再往大試管中加足量（或過量）的稀硫酸（或稀鹽酸），固體部分溶解并有氣泡放出，溶液呈淺綠色，證明有鐵；多次洗滌剩余固體，剩余固體呈紫紅色，證明含有銅．根據表格的信息和圖象可知：每加20g氫氧化鈉溶液就會消耗掉3.5g鋁，因此n=13g，鋁的質量=20g-6g=14g；鋁的質量分數==70%．
點評：本題能使同學們體會到實驗探究的一般過程，本考點既考查了實驗步驟的設計，又考查了化學方程式的書寫和有關的計算，還對實驗進行了評價，綜合性比較強．實驗探究題是近幾年中考的熱點之一，它包括實驗方法和過程的探究，實驗結論和實驗規律的探究等．本題通過實驗資料和實驗分析，得到了正確的結論，屬于結論性探究．同學們要具體分析，綜合掌握．