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)裝置如下圖所示：

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50 mL 5.0 mol·L^-1NaOH溶液的燒杯中，試完成下列問題：

（1）合金表面最先產(chǎn)生氣泡的位置是_____________（填“切口斷面”或“非切口斷面”），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)式為：______________________________。

（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50 mL NaOH溶液中最多可加入的鐵鋁合金樣品質(zhì)量為___________。

Answer 1

（1）切口斷面  2Al+2OH^-+2H₂O====2+3H₂↑

(2)Al-3e^-+4OH^-====+2H₂O  (3)30.8%  (4)9.75 g

解析：(1)切口斷面處NaOH溶液直接與Al反應(yīng)，非切口斷面處NaOH溶液先溶解表面的氧化膜后，才能與Al反應(yīng)產(chǎn)生氣體。

（2）Al失電子作負(fù)極，電極反應(yīng)不能寫成Al-3e^-====Al³⁺,在強(qiáng)堿性溶液中最終應(yīng)生成，應(yīng)寫成Al-3e^-+4OH^-====+2H₂O。

（3）  2Al  —  3H₂

       2 mol      6 g

       n（Al）   87.8 g-87.2 g=0.6 g

m（Al）=n(Al)×27g·mol^-1=0.2 mol×27 g·mol^-1=5.4 g

m（Fe）=87.8 g-80.0 g-5.4 g=2.4 g

Fe%=×100%=30.8%

設(shè)需鋁鐵合金樣品質(zhì)量為x g,

(4)Al  —    NaOH

  1 mol      1 mol

  0.05 L×5.0 mol·L^-1

解得x=9.75 g