Question

已知某金属粉末中除含有Al外还含有一定量的Fe和Cu，为证明Fe和Cu的存在并测定其中Al的质量分数，某化学兴趣小组的同学展开了如下的实验探究．
资料在线：Al与氢氧化钠溶液反应生成溶于水的偏铝酸钠和氢气（反应的化学方程式为：2Al+2H₂O+2NaOH═2NaAlO₂+3H₂↑），Fe和Cu不与氢氧化钠溶液反应．
①请完成证明金属粉末中存在Fe和Cu的实验设计

实验操作	实验现象	结论
I．取少量的金属粉末于试管中，加入足量的		仅除去铝
Ⅱ．将试管静置，弃去上层清液，加入足量的稀硫酸		证明含有铁
Ⅲ．将试管静置，弃去上层清液，加水，多次洗涤剩余固体	剩余固体呈紫红色	证明含有铜

②化学兴趣小组的同学讨论了证明金属粉末中存在Fe和Cu的实验设计，下列他们的说法正确的是

 

．
A．先加氢氧化钠溶液后加稀盐酸      B．加入的溶液都要过量
C．反应过程中溶液始终是无色        D．充分反应到最后，无固体残留
③为探究该金属粉末中Al的质量分数，取20g该金属粉末，把100g氢氧化钠溶液平均分成5份依次加入，充分反应后，过滤出固体，将其洗涤、干燥、称量．实验过程中得到的部分数据与图象如下：

加NaOH溶液的次数	第一次	第二次	第三次	…
剩余固体的质量/g	17.3	n	11.9	…

I．分析以上数据可知，上表中n的值为

 

；
Ⅱ．该金属粉末中Al的质量分数为

 

%
Ⅲ．列式计算：所用氢氧化钠溶液的溶质质量分数为多少？

Answer 1

考点：实验探究物质的组成成分以及含量,有关溶质质量分数的简单计算,金属的化学性质,根据化学反应方程式的计算

专题：科学探究

分析：（查阅资料）①I．根据已知：2Al+2H₂O+2NaOH=2NaAlO₂+3H₂↑，加入足量的氢氧化钠溶液，有气泡产生（或固体减少）；
II．加入稀硫酸，如果有气泡产生（或固体减少或产生浅绿色溶液），则证明含有铁；
②根据铁与铜的性质分析；
③I．分析以上数据可知，第一次反应用去固体2.7克固体，第二次，也应反应掉固体2.7可，找出规律，每次减少固体2.7克，所以上表中n的值为14.6克；
II．有图中可知，剩余物质为杂质为6克，则铝的质量为（20-6）克，则该金属粉末中Al的质量分数；
III．利用化学方程式的进行计算：设氢氧化钠溶液中溶质质量分数为x，正确书写化学方程式，根据已知量和未知量，列比例式，解答，求出氢氧化钠溶液中溶质质量分数．

解答：解：（查阅资料）①I．根据已知：2Al+2H₂O+2NaOH=2NaAlO₂+3H₂↑，加入足量的氢氧化钠溶液，有气泡产生（或固体减少）；
II．加入稀硫酸，如果有气泡产生（或固体减少或产生浅绿色溶液），则证明含有铁；
②要证明铜和铁的存在，要先将铝除尽避免干扰，先加过量的氢氧化钠溶液除去铝，后加过量的稀盐酸与铁充分反应，如果有气泡冒出，并且溶液变浅绿色，说明有铁，最后还有紫红色色固体说明有铜．故选AB
③I．分析以上数据可知，第一次反应用去2.7克固体，第二次，也应反应掉2.7克，所以上表中n的值为14.6克；
II．有图中可知，该金属粉末中Al的质量分数为

20g-6g

20g

×100%=70%；
III．解：设氢氧化钠溶液中溶质质量分数为x
2Al+2H₂O+2NaOH=2NaAlO₂+3H₂↑
54         80
2.7g       20gx

54

2.7g

=

80

20gx

解得x=13.3%
答：氢氧化钠溶液中溶质质量分数为13.3%
故答为：①I．氢氧化钠溶液、有气泡产生（或固体减少）；II．有气泡产生（或固体减少或产生浅绿色溶液）
②AB
③I．14.6g；II．70
III．13.3%

点评：本题主要考查了金属的化学性质和金属活动性顺序及其应用，掌握有关溶质质量分数的简单计算和根据化学方程式的计算．