Question

某学生用电子天平和必要的化学实验仪器测定铁铝合金中各组分含量，其实验装置如下图所示：

实验时，取一块铁铝合金，将其切成碎块后全部加入到盛有50 mL 5.0 mol·L^-1 NaOH溶液的烧杯中。试完成下列问题：

(1)合金表面最先产生气泡的位置是___________ (填“切口断面”或“非切口断面”)，反应的离子方程式为：__________________________________。

(2)合金表面会形成原电池，其负极的电极反应式为：__________________________________。

(3)不同时间电子天平的读数如下表所示：

实验操作过程	时间/min	电子天平的读数/g
烧杯+NaOH溶液		80.0
烧杯+溶液+样品	0	87.8
	1	87.5
	2	87.3
	3	87.2
	4	87.2

则合金中铁的质量分数为____________(保留三位有效数字，下同)。

(4)上述50 mL NaOH溶液中最多可加入的铁铝合金样品质量为___________。

Answer 1

(1)切口断面  2Al+2OH^-+2H₂O2+3H₂↑

(2)Al-3e^-+4OH^-+2H₂O

(3)30.8%  (4)9.75 g

解析：由于合金表面有一层氧化物薄膜，所以在切口断面裸露出合金，在NaOH溶液中形成原电池，所以切口断面最先产生气泡。负极为活泼金属Al，电极反应为：Al-3e^-+4OH^- +2H₂O；总反应为：

    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质量为5.4 g

合金中铁的质量分数为(7.8 g-5.4 g)/7.8 g×100%=30.8%

如果完全反应加入合金质量为0.25 mol×27 g· mol^-1/(1-30.8%)=9.75 g