Question

某學(xué)生用電子天平和必要的化學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器測(cè)定鐵鋁合金中各組分含量，其實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示：實(shí)驗(yàn)時(shí)，取一塊鐵鋁合金，將其切成碎塊后全部加入到盛有50mL 5.0mol?L^-1 NaOH溶液的燒杯中．試回答下列問題：
（1）合金表面反應(yīng)的離子方程式為：

 

．
（2）合金表面會(huì)形成原電池，其負(fù)極的電極反應(yīng)為：

 

．
（3）不同時(shí)間電子天平的讀數(shù)如下表所示：

實(shí)驗(yàn)操作過程	時(shí)間/min	電子天平的讀數(shù)/g
燒杯+NaOH溶液		80.0
燒杯+溶液+樣品	0	87.8
	1	87.5
	2	87.3
	3	87.2
	4	87.2

則合金中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

 

（保留三位有效數(shù)字，下同）．
（4）上述50mL NaOH溶液中最多可溶解的鐵鋁合金樣品質(zhì)量為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)方程式的有關(guān)計(jì)算,常見金屬元素的單質(zhì)及其化合物的綜合應(yīng)用,探究物質(zhì)的組成或測(cè)量物質(zhì)的含量

專題：幾種重要的金屬及其化合物

分析：（1）合金是鐵和鋁，依據(jù)物質(zhì)性質(zhì)可知，放入氫氧化鈉溶液中 反應(yīng)的是鋁，依據(jù)鋁和氫氧化鈉反應(yīng)寫出離子方程式；
（2）鐵和鋁在氫氧化鈉溶液中形成原電池反應(yīng)，鐵做正極，鋁做負(fù)極失電子生成鋁離子，在氫氧化鈉溶液中反應(yīng)變化為偏鋁酸鈉，依據(jù)電子守恒和電荷守恒寫出電極反應(yīng)；
（3）分析圖表數(shù)據(jù)，計(jì)算加入的合金質(zhì)量=87.8g-80.0g=7.8g；取3、4的稱量值計(jì)算得到燒杯+溶液+樣品，減去燒杯+NaOH溶液質(zhì)量為反應(yīng)生成氫氣的質(zhì)量，結(jié)合化學(xué)方程式計(jì)算反應(yīng)的鋁的質(zhì)量得到鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
（4）依據(jù)鋁和氫氧化鈉溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式計(jì)算所需要最多鋁的質(zhì)量，結(jié)合合金鋁和鐵的質(zhì)量比計(jì)算含有的鐵，得到合金質(zhì)量．

解答： 解：（1）合金是鐵和鋁，由物質(zhì)性質(zhì)可知，放入氫氧化鈉溶液中 反應(yīng)的是鋁，鋁和氫氧化鈉反應(yīng)的離子方程式為2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑，
故答案為：2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑；
（2）鐵和鋁在氫氧化鈉溶液中形成原電池反應(yīng)，鐵做正極，鋁做負(fù)極失電子生成鋁離子，在氫氧化鈉溶液中反應(yīng)變化為偏鋁酸鈉，依據(jù)電子守恒和電荷守恒寫出電極反應(yīng)為：Al-3e^-+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O，
故答案為：Al-3e^-+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O；
（3）分析圖表數(shù)據(jù)，計(jì)算加入的合金質(zhì)量=87.8g-80.0g=7.8g；稱量質(zhì)量不變時(shí)，反應(yīng)生成氫氣的質(zhì)量=87.8g-87.2g=0.6g，物質(zhì)的量為0.3mol，50mL 5.0mol?L^-1 NaOH溶液中物質(zhì)的量=0.05L×5mol/L=0.25mol，結(jié)合化學(xué)方程式計(jì)算反應(yīng)的鋁的質(zhì)量
2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑
2×27   2               3
m       0.2mol          0.3mol
鋁的質(zhì)量=5.4g，
氫氧化鈉過量，鋁全部反應(yīng)；
得到鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=

7.8g-5.4g

7.8g

×100%=30.8%，
故答案為：30.8%；
（4）合金中鐵和鋁質(zhì)量比=2.4：5.4，
NaOH溶液中物質(zhì)的量=0.05L×5mol/L=0.25mol，依據(jù)化學(xué)方程式計(jì)算，2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑
最多溶解鋁物質(zhì)的量0.25mol，質(zhì)量=0.25mol×27g/mol=6.75g，鐵和鋁質(zhì)量比=2.4：5.4=鐵的質(zhì)量：6.75，得到鐵的質(zhì)量=3g，則合金質(zhì)量=3g+6.75g=9.75g，
故答案為：9.75g．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析判斷的應(yīng)用，物質(zhì)稱量質(zhì)量到質(zhì)量不再變化時(shí)，得到的質(zhì)量最準(zhǔn)確，主要是鋁的性質(zhì)分析應(yīng)用和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)應(yīng)用，掌握分析方法是關(guān)鍵，題目難度中等．