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^-1 NaOH溶液的燒杯中。試完成下列問(wèn)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(guò)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_(kāi)___________(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_(kāi)__________。

Answer 1

(1)切口斷面  2Al+2OH^-+2H₂O2+3H₂↑

(2)Al-3e^-+4OH^-+2H₂O

(3)30.8%  (4)9.75 g

解析：由于合金表面有一層氧化物薄膜，所以在切口斷面裸露出合金，在NaOH溶液中形成原電池，所以切口斷面最先產(chǎn)生氣泡。負(fù)極為活潑金屬Al，電極反應(yīng)為：Al-3e^-+4OH^- +2H₂O；總反應(yīng)為：

    2Al+2OH^-+2H₂O2+3H₂↑

2×27 g=54 g                            6 g

     x g                              87.8 g-87.2 g=0.6 g

所以合金中Al質(zhì)量為5.4 g

合金中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為(7.8 g-5.4 g)/7.8 g×100%=30.8%

如果完全反應(yīng)加入合金質(zhì)量為0.25 mol×27 g· mol^-1/(1-30.8%)=9.75 g