已知某混合金属粉末中除铝外还含有铁、铜中的一种或两种，所含金属的量都在5%以上．请设计实验探究该粉末中铁、铜的存在． 资料在线：铝与氢氧化钠溶液反应生成溶于水的偏铝酸钠和

答

Ⅰ、提出假设：粉末中可能含有铁和铜，因此粉末的组成有三种可能，即除铝外只含铁、只含铜、或既含铁又含铜；
Ⅱ、设计并实施实验方案：
（1）用磁铁对金属粉末进行吸引，观察到有粉末被吸引，说明粉末中含有铁粉；
（2）取粉末加入稀盐酸，观察到有气泡放出，充分反应后有红色固体剩余，说明粉末中含有铜粉；
（3）利用铝能与氢氧化钠溶液反应的特点，首先利用氢氧化钠溶液除去粉末中的铝粉，可观察到粉末部分溶解且放出气体，排除对铁粉检验时的干扰；然后利用锪能与酸发生反应而铜不能的性质，向滤渣中加入足量或是过量的稀硫酸（或稀盐酸），可观察到滤渣部分溶解且有气体放出，同时溶液变成浅绿色；
III、（1）根据同样质量的铁粉完全反应产生氢气质量小于铝，所消耗硫酸的质量也小于铝，而铜不能与硫酸反应，
A、根据铁与硫酸反应的化学方程式可计算出若5.6g粉末全部为铁即可放出0.2g氢气，因此可判断当粉末为Al、Fe时，a一定大于0.2g；故A不正确；
B、由于铜不能与硫酸发生反应，当粉末为Al、Cu时，反应完全后，生成物的溶液里一定只含有Al₂（SO₄）₃而不含CuSO₄；故B不正确；
C、当粉末为Al、Cu时，若a为0.3g，可计算5.6g粉末含有铝的质量=0.3g÷

3

27

=2.7g，因此该种粉末中含铝的质量分数小于50%；故C正确；
D、根据铁与硫酸反应的化学方程式，5.6g铁粉完全反应即需要消耗9.8g硫酸，此时所需稀硫酸溶质质量分数=

9.8g

100g

×100%=9.8%，因此当粉末为Al、Fe时，所需稀硫酸溶质质量分数一定大于9.8%；故D正确；
（2）设铝的质量为x，Al₂（SO₄）₃的质量为y．
2Al+3H₂SO₄=Al₂（SO₄）₃+3H₂↑
54           342       6
x             y       0.3g

54

x

=

342

y

=

6

0.3g

x=2.7g，y=17.1g
所得Al₂（SO₄）₃溶液质量分数=

17.1g

2.7g+97.6g−0.3g

×100%=17.1%
答：所得Al₂（SO₄）₃溶液质量分数为17.1%．
故答案为：
Ⅰ、Cu（或铜）
Ⅱ、设计并实施实验方案
（1）用磁铁吸引金属粉末，有粉末被吸附，证明含有铁
（2）有气泡生成，剩余部分固体；2Al+6HCl═2AlCl₃+3H₂↑
（3）

实验步骤	实验操作（说明仪器和试剂）	实验现象	结论
	足量（或过量）的NaOH溶液	部分溶解 气泡放出
	足量（或过量）的稀硫酸（或稀盐酸）	部分溶解，气泡放出 呈浅绿色

Ⅲ、（1）CD；（2）17.1%．