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某化学研究性学习小组拟对一种焰火原料(由两种短周期的常见金属单质组成的合金粉末)...

某化学研究性学习小组拟对一种焰火原料(由两种短周期的常见金属单质组成的合金粉末)进行探究。请完成下列探究报告。

【探究目的】探究该焰火原料的组成

【资料检索】①Mg2检验方法:取2滴待检液,加入2滴2mol·L1NaOH溶液,再加入1滴镁试剂(Ⅰ)染料(对硝基苯偶氮苯二酚)。若出现沉淀并吸附镁试剂(Ⅰ)染料呈天蓝色,表示待检液中含有Mg2。Ag、Cu2、Fe3、NH4会妨碍Mg2检出

②Mg(OH)2可溶于浓的氯化铵溶液,其他的常见不溶碱难溶于氯化铵

③很多合金是金属互化物,有确定的化学组成

【探究思路】①确定焰火原料所含金属种类;②测定焰火原料的化学式

【实验探究】

(1)甲同学进行了初步试验,实验步骤和实验现象如下。请填写下表。

试验序号

实 验 步 骤

实 验 现 象

结  论

取少量该焰火原料加入冷水

无明显现象

 ________________ 

取少量该焰火原料加入稀盐酸

完全溶解,有大量气体

 _________________ 

 

(2)乙同学取甲第②组实验的溶液,加入镁试剂(Ⅰ)染料,得出合金中不含镁。

乙的结论________________(选填“正确”或“错误”)。判断理由为                  

(3)丙同学设计实验方案,确定焰火原料中的金属种类,实验记录如下。

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由丙的实验记录可知,该焰火原料是由_______和_________两种金属组成的合金;实验中滤液加入足量

氢氧化钠溶液后需煮沸,煮沸的理由是______________________________。

(4)丁同学利用丙同学的结论,设计如下图所示的实验步骤,确定合金组成。

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问题讨论:

①能确定合金组成的数据组有______________(填写选项字母);

A.m、n            B.m、y          C.n、y

②若合金中相对原子质量较小的金属的物质的量分数为x,金属总物质的量为7mol,试在下图中作出y随x变化的曲线;

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③当y=8.5mol时,该合金是一种金属互化物,其化学式为________________

 

(1)①不含锂(Li)、钠(Na)等活泼金属 ②可能含铍(Be)、镁(Mg)、铝(Al)三种金属中的任意两种金属 (2)错误;由资料知,反应必须在碱性条件下进行 (3)铝(或Al);镁(或Mg)(顺序可互换);将NH4+转化为NH3,煮沸促进其逸出,防止NH4+干扰Mg2+检验 (4)①ABC ②见下图 ③Mg4Al3 【解析】 试题分析:(1)①原料加入冷水无现象表明不含Li、Na等活泼金属; ②原料与盐酸反应产生气体表明含有能与盐酸反应的较活泼的金属,例如铍(Be)、镁(Mg)、铝(Al)三种金属中的任意两种金属。 (2)第②组实验所得的溶液含有过量盐酸,加入2滴NaOH溶液则不会产生沉淀,从而不能吸附镁试剂(I)染料呈天蓝色,所以不能检验不出Mg2+,要检验镁离子反应需要在解析条件下完成。 (3)合金能溶于盐酸,其溶液中滴加氨水生成白色沉淀。向白色沉淀中滴加过量的饱和氯化铵溶液,白色沉淀部分溶解,且剩余的白色沉淀既能和氢氧化钠溶液反应,也能和盐酸反应。因此根据Mg(OH)2可溶于浓的氯化铵溶液可知,该白色沉淀一定是由氢氧化镁和氢氧化铝组成的。由于Mg(OH)2可溶于浓的氯化铵溶液,因此用镁试剂(Ⅰ)染料检验Mg2+时要排除NH4+的干扰,所以滤液加入足量氢氧化钠溶液将NH4+转化为NH3,煮沸将氨气赶出,目的是防止NH4+干扰Mg2+的检验(或排除溶液中NH4+的干扰)。(4)①镁和铝都能与盐酸反应生成氢气,根据氢气的体积结合合金总质量可确定合金的组成。加入过量氢氧化钠得到的沉淀为氢氧化镁,灼烧后可得到氧化镁,根据氧化镁的质量可知镁的质量,则可知铝的质量,已知镁的质量和镁铝生成氢气的体积可知铝的质量,则A、B、C都可测定合金的组成,故答案为:A、B、C。 ②若合金中相对原子质量较小的金属的物质的量分数为x,金属总物质的量为7mol,相对分子质量较小的为镁。若x=0,则全被为铝,7mol铝反应生成10.5mol氢气;如全被为镁,即x=7,则生成氢气7mol,所以图象为。 ③设合金中镁和铝的物质的量分别是a和b,则a+b=7mol、a+1.5b=8.5mol,解得a=4mol、b=3mol,所以合金的组成是Mg4Al3。 考点:考查物质含量的测定、实验方案的设计与评价、物质检验以及数据、图像分析等
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考点分析:
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铝元素在自然界中主要存在于铝土矿(主要成分为Al2O3,还含有Fe2O3、FeO、SiO2)中。工业上用铝土矿制备铝的某种化合物的工艺流程如下。

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(1)在滤液A中加入漂白液,目的是氧化除铁,所得滤液B显酸性。

①该过程中涉及某氧化还原反应如下,请完成:

□Fe2++□ClO+□     =□Fe(OH)3↓+□C1+□       

②检验滤液B中是否还含有铁元素的方法为:

                                                                 (注明试剂、现象)。

③将滤液B中的铝元素以沉淀形式析出,可选用的最好试剂为            (填代号)。

a.氢氧化钠溶液       b.硫酸溶液      c.氨水         d.二氧化碳

④由滤液B制备氯化铝晶体涉及的操作为:边滴加浓盐酸边蒸发浓缩、冷却结晶、           (填操作名称)、洗涤。

(2)SiO2和NaOH焙烧制备硅酸钠,可采用的装置为        (填代号)。

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某强酸性溶液X,可能含有Al3+、Ba2+、NH4+、Fe2+、Fe3+、CO32-、SO42­­ˉ、SiO32ˉ、NO3ˉ中的一种或几种离子,取该溶液进行实验,其现象及转化如下图。反应过程中有一种气体是红棕色。

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请回答下列问题:

(1)由强酸性条件即可判断溶液X中一定不存在的离子有              :

(2)溶液X中,关于NO3ˉ的判断一定正确的是     

a.一定有    b.一定没有   c.可能有

(3)产生气体A的离子方程式为                 

(4)转化⑥发生反应的现象为                        ;

(5)转化④中产生H的离子方程式为                     ;

(6)若转化③中,D、H2O、O2三种物质恰好发生化合反应生成E,则反应中D与O2的物质的量之比

          

(7)对不能确定是否存在的离子,可以另取X溶液,加入下列溶液中的一种,根据现象即可判断,该试剂最好是      

①NaOH溶液,    ②KSCN溶液,     ③石蕊试剂,      ④pH试纸,⑤KMnO4溶液,  

⑥氯水和KSCN的混合溶液

 

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海水中蕴藏着丰富的资源。海水综合利用的流程图如下。

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(1)用NaCl做原料可以得到多种产品。

① 工业上由NaCl制备金属钠的化学方程式是_______________________________。

②电解氯化钠稀溶液可制备“84消毒液”,通电时氯气被溶液完全吸收,若所得消毒液仅含一种溶质,写出相应的化学方程式:____________________________。

(2)分离出粗盐后的卤水中蕴含着丰富的镁资源,经过下列途径可获得金属镁:

卤水满分5 manfen5.comMg(OH)2满分5 manfen5.comMgCl2溶液→MgCl2·6H2O→MgCl2满分5 manfen5.comMg

其中,由MgCl2·6H2O制取无水MgCl2的部分装置(铁架台、酒精灯已略)如下:

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①上图中,装置a由                          、双孔塞和导管组成。

②循环物质甲的名称是             

③制取无水氯化镁必须在氯化氢存在的条件下进行,原因是                       

④装置b中填充的物质可能是                   

 

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某同学欲在实验室中完成Fe与水蒸气反应的实验,装置如图甲、乙两种。

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已知:B中放入的是铁与石棉绒的混合物,C中放的是干燥剂,E为酒精喷灯,G为带有铁丝网罩的酒

精灯。对比两装置,回答下列问题:

(1)如何检查乙装置的气密性:                                                       。

(2)乙装置中湿沙子的作用是:                                      。

(3)B处发生反应的化学方程式:                                     。

(4)称取mg铁粉与适量石棉绒混合,然后加热至无气体放出。若收集的气体体积换算为标准状况为VL,铁粉的转化率为                         (列出计算式即可,不必化简)。

(5)为了证明反应后的固体混合物中含有+3价的Fe,该同学取出少量混合物于试管中,加入一定量的盐酸使固体混合物溶解,过滤,立即向滤液中滴加KSCN溶液,结果观察到溶液的颜色没变化。经过思考,该同学认为此现象不能说明反应后的固体混合物中不含有+3价Fe。他的理由是:           _

 

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将晶体X加热分解,可得A、B、D、E、F和水六种产物,其中A、B、D都是中学化学中常见的氧化物,气体E是单质F所含元素的氢化物。

(1)A能溶于强酸、强碱,写出A与强碱溶液反应的离子方程式_______________。

(2)B、D都是酸性氧化物且组成元素相同,D溶于水得强酸,则B、D分子中除氧元素外所含另一种元素在周期表中的位置是_______________。

(3)E能使湿润的红色石蕊试纸变蓝,实验室制取E气体的化学方程式为________________,制得的气体可用如图所示装置收集,则气体应从_______(填“A”或“B”)通入。

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(4)由各分解产物的物质的量之比推测X的组成类似于明矾,则其化学式为___________,若向X的浓溶液中滴加浓NaOH溶液至过量,现象依次为_______________      、___________       _、

_____________           。

(5)取一定量的X晶体分解,若生成F 1 mol,则必同时生成______物质_____    mol。

 

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