Question

某合金經(jīng)分析知含有Fe、Al、Si三種單質(zhì)，為測(cè)定合金的組成，某課外小組取一定量的合金與500mL稀H₂SO₄反應(yīng)，生成aL標(biāo)況下的H₂，反應(yīng)溶液經(jīng)過(guò)濾后，向?yàn)V液中加適量的硝酸鉀恰好使溶液中的Fe²⁺全部氧化（還原產(chǎn)物只有NO），再向其中加入0.5mol/L的NaOH溶液，所加NaOH溶液體積與產(chǎn)生沉淀的質(zhì)量變化如圖所示。另再取相同質(zhì)量量的合金，與足量的NaOH反應(yīng)，也產(chǎn)生aL標(biāo)況下的H₂。

試求：（1）所加硝酸鉀的物質(zhì)的量

（2）合金中各種單質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)

（3）所加稀硫酸的物質(zhì)的量濃度

Answer 1

（1）mol（2）Al%=43.5%(1分)Fe%=45.2%(1分)Si%=11.3%(1分) （3）mol/L

解析:

根據(jù)圖中可知，溶解氫氧化鋁沉淀用去40mL NaOH溶液。沉淀Fe³⁺和Al³⁺用去NaOH溶液100mL。由此可算氫氧化鋁的物質(zhì)的量和氫氧化鐵的物質(zhì)的量，又因?yàn)楹辖鹋c酸反應(yīng)和與堿反應(yīng)產(chǎn)生的H₂體積相等，故硅的物質(zhì)的量為鐵的物質(zhì)的量的一半。三種單質(zhì)的物質(zhì)的量知道就可計(jì)算第（1）、（2）兩個(gè)問(wèn)；第（3）問(wèn)要求出與金屬反應(yīng)用去的酸和NO₃^－存在下與Fe²⁺反應(yīng)用去的H⁺及最后與NaOH反應(yīng)的酸。

由圖可知：n(Al)=0.04L×0.5mol/L=0.02mol…………………0.5分

n(Fe)=(0.180L-0.120L)×0.5÷3=0.01mol…………… ………0.5分

∵與酸、堿反應(yīng)生成的H₂體積相等

∴n(Si)=n(Fe)==0.005mol………………………………1分

Fe²⁺加KNO₃ 后發(fā)生如下反應(yīng)：

3Fe²⁺＋NO₃^－＋4H^＋=3Fe³⁺＋NO↑＋2H₂O

      3mol  1mol  4mol 

∴ n(KNO₃)=mol ………………………………………1分

合金的總質(zhì)量為：

n(Al)×M(Al)＋n(Fe)×M(Fe)＋n(Si)×M(Si)

 =0.02mol×27g/mol＋0.01mol×56g/mol＋0.005mol×28g/mol=1.24g……1分

∴Al%=×100%=43.5%…………………………1分

Fe%=×100%=45.2%…………………………1分

Si%=×100%=11.3%…………………………1分

與金屬反應(yīng)：n(H₂SO₄)=n(Fe)＋n(Al)=0.01+0.03=0.04mol

H₂SO₄   與NO₃^－、Fe²⁺反應(yīng)：n(H₂SO₄)=n(Fe)=mol              2分

與NaOH反應(yīng)：n(H₂SO₄)=0.04L×0.5mol/L÷2=0.04mol

∴所加硫酸的物質(zhì)的量濃度為：（mol+0.04mol+0.04mol）÷0.5L=mol/L

……………………………………………………………………1分