Question

某學生用電子天平和必要的化學實驗儀器測定鐵鋁合金中各組分含量，其實驗裝置如下圖所示：

實驗時，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）合金表面最先產生氣泡的位置是_____________（填“切口斷面”或“非切口斷面”），反應的離子方程式為：________________________________________________________。

（2）合金表面會形成原電池，其負極的電極反應式為：______________________________。

（3）不同時間電子天平的讀數如下表所示：

實驗操作過程	時間/min	電子天平的讀數/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

則合金中鐵的質量分數為（保留三位有效數字，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，非切口斷面處NaOH溶液先溶解表面的氧化膜后，才能與Al反應產生氣體。

（2）Al失電子作負極，電極反應不能寫成Al-3e^-====Al³⁺,在強堿性溶液中最終應生成，應寫成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%

設需鋁鐵合金樣品質量為x g,

(4)Al  —    NaOH

  1 mol      1 mol

  0.05 L×5.0 mol·L^-1

解得x=9.75 g