Question

為測(cè)定某鐵鋁合金中鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，某研究性學(xué)習(xí)小組設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程：稱取該合金1.0g，放入燒杯中加足量鹽酸，蓋上表面皿，使其充分反應(yīng)；反應(yīng)停止，經(jīng)冷卻向其中加入過(guò)量NaOH溶液，充分放置后過(guò)濾，對(duì)濾出的沉淀經(jīng)洗滌在空氣中加熱灼燒至恒重，得到固體物1.2g．試回答：
（1）實(shí)驗(yàn)中以表面皿蓋燒杯的原因

 

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（2）加入過(guò)量NaOH溶液的作用

 

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（3）加入NaOH溶液后充分靜置的作用

 

．
（4）實(shí)驗(yàn)室洗滌沉淀所需要的玻璃儀器有

 

；判斷上邊流程中沉淀是否洗凈所用的試劑是

 

；加熱灼燒時(shí)，用于盛放固體的儀器名稱是

 

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（5）請(qǐng)你幫助他們計(jì)算合金中鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)

 

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（6）想一想，還可用什么方法來(lái)測(cè)定Al的質(zhì)量分?jǐn)?shù)？（寫出一種方案即可）

 

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Answer 1

考點(diǎn)：探究物質(zhì)的組成或測(cè)量物質(zhì)的含量

專題：實(shí)驗(yàn)探究和數(shù)據(jù)處理題

分析：鐵鋁合金中加入足量鹽酸，生成氯化亞鐵和氯化鋁及氫氣，向反應(yīng)后溶液中加入足量氫氧化鈉，亞鐵離子最終形成氫氧化鐵沉淀，鋁離子形成偏鋁酸鈉，過(guò)濾，得到氫氧化鐵沉淀，灼燒得到氧化鐵，根據(jù)氧化鐵的質(zhì)量計(jì)算鐵的質(zhì)量，進(jìn)而計(jì)算鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．
（1）鋁屬于活潑金屬，與鹽酸反應(yīng)劇烈，防止液體濺出，影響測(cè)定結(jié)果；
（2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康姆治黾尤脒^(guò)量氫氧化鈉的作用；
（3）氫氧化鈉和亞鐵離子生成氫氧化亞鐵沉淀，氫氧化亞鐵不穩(wěn)定，易被氧化成氫氧化鐵；
（4）根據(jù)洗滌操作分析；根據(jù)沉淀表面附有雜質(zhì)，采取相應(yīng)的檢驗(yàn)方法；灼燒固體在坩堝中進(jìn)行；
（5）根據(jù)氧化鐵的質(zhì)量計(jì)算鐵的質(zhì)量，進(jìn)而可計(jì)算出鋁的質(zhì)量和質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
（6）還可根據(jù)鋁和氫氧化鈉附有，而鐵不反應(yīng)，設(shè)計(jì)測(cè)定鋁的方法．

解答： 解：（1）鋁屬于活潑金屬，與鹽酸反應(yīng)劇烈，防止液體濺出，影響測(cè)定結(jié)果，故用表面皿蓋住燒杯；故答案為：防止液體濺出，影響測(cè)定結(jié)果；
（2）向反應(yīng)后溶液中加入足量氫氧化鈉，亞鐵離子最終形成氫氧化鐵沉淀，鋁離子形成偏鋁酸鈉，過(guò)濾，得到氫氧化鐵沉淀，灼燒得到氧化鐵，根據(jù)氧化鐵的質(zhì)量計(jì)算鐵的質(zhì)量，進(jìn)而計(jì)算鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，故答案為：使鋁元素全部進(jìn)入溶液而與氫氧化鐵分離；
（3）氫氧化鈉和亞鐵離子生成氫氧化亞鐵沉淀，氫氧化亞鐵不穩(wěn)定，易被氧化成氫氧化鐵，加入NaOH溶液后充分靜置的作用，是保證氫氧化亞鐵被空氣中的氧氣充分氧化為氫氧化鐵，反應(yīng)方程式為：4Fe（OH）₂+O₂=4Fe（OH）₃，故答案為：保證氫氧化亞鐵被空氣中的氧氣充分氧化為氫氧化鐵；
（4）洗滌沉淀在過(guò)濾器中進(jìn)行，具體操作為，用玻璃棒引流注入蒸餾水，浸沒(méi)沉淀，讓水自然流下，重復(fù)操作2-3次，故所用玻璃儀器為：燒杯、玻璃棒、漏斗；氫氧化鐵沉淀表面附有雜質(zhì)氯離子，可檢驗(yàn)最后一次洗液中是否存在氯離子，具體方法為：取最后一次洗液少許，加入硝酸酸化的硝酸銀，若無(wú)沉淀生成，證明洗滌干凈；灼燒固體在坩堝中進(jìn)行，故答案為：燒杯、玻璃棒、漏斗；硝酸酸化的硝酸銀溶液；坩堝；
（5）1.2g固體為氧化鐵的質(zhì)量，則氧化鐵的物質(zhì)的量為：

1.2g

160g/mol

=0.0075mol，鐵的物質(zhì)的量為：0.015mol，質(zhì)量為：0.015mol×56g/mol=0.84g，鋁的質(zhì)量為：1.0g-0.84g=0.16g，鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：

0.16g

1.0g

×100%=16%，故答案為：16%；
（6）鋁和氫氧化鈉反應(yīng)，而鐵和氫氧化鈉不反應(yīng)，故可用氫氧化鈉和樣品反應(yīng)，通過(guò)測(cè)量反應(yīng)后剩余金屬鐵的質(zhì)量來(lái)計(jì)算鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，具體方案為：將一定質(zhì)量的合金溶解于過(guò)量的氫氧化鈉溶液中，過(guò)濾、洗滌、干燥得固體，最后稱得質(zhì)量即為鐵的質(zhì)量，從而求得鋁的質(zhì)量，進(jìn)而得到鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，
故答案為：將一定質(zhì)量的合金溶解于過(guò)量的氫氧化鈉溶液中，過(guò)濾、洗滌、干燥得固體，最后稱得質(zhì)量即為鐵的質(zhì)量，從而求得鋁的質(zhì)量，進(jìn)而得到鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了鐵鋁合金中鋁元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)的測(cè)定，中等難度，注意分析測(cè)定原理和基本操作．