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50mL 5.0mol?L-1 NaOH溶液的燒杯中.試回答下列問題:
(1)合金表面反應的離子方程式為:
 

(2)合金表面會形成原電池,其負極的電極反應為:
 

(3)不同時間電子天平的讀數(shù)如下表所示:
  實驗操作過程 時間/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
則合金中鐵的質量分數(shù)為
 
(保留三位有效數(shù)字,下同).
(4)上述50mL NaOH溶液中最多可溶解的鐵鋁合金樣品質量為
 
考點:化學方程式的有關計算,常見金屬元素的單質及其化合物的綜合應用,探究物質的組成或測量物質的含量
專題:幾種重要的金屬及其化合物
分析:(1)合金是鐵和鋁,依據(jù)物質性質可知,放入氫氧化鈉溶液中 反應的是鋁,依據(jù)鋁和氫氧化鈉反應寫出離子方程式;
(2)鐵和鋁在氫氧化鈉溶液中形成原電池反應,鐵做正極,鋁做負極失電子生成鋁離子,在氫氧化鈉溶液中反應變化為偏鋁酸鈉,依據(jù)電子守恒和電荷守恒寫出電極反應;
(3)分析圖表數(shù)據(jù),計算加入的合金質量=87.8g-80.0g=7.8g;取3、4的稱量值計算得到燒杯+溶液+樣品,減去燒杯+NaOH溶液質量為反應生成氫氣的質量,結合化學方程式計算反應的鋁的質量得到鐵的質量分數(shù);
(4)依據(jù)鋁和氫氧化鈉溶液反應的化學方程式計算所需要最多鋁的質量,結合合金鋁和鐵的質量比計算含有的鐵,得到合金質量.
解答: 解:(1)合金是鐵和鋁,由物質性質可知,放入氫氧化鈉溶液中 反應的是鋁,鋁和氫氧化鈉反應的離子方程式為2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑,
故答案為:2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑;
(2)鐵和鋁在氫氧化鈉溶液中形成原電池反應,鐵做正極,鋁做負極失電子生成鋁離子,在氫氧化鈉溶液中反應變化為偏鋁酸鈉,依據(jù)電子守恒和電荷守恒寫出電極反應為:Al-3e-+4OH-=AlO2-+2H2O,
故答案為:Al-3e-+4OH-=AlO2-+2H2O;
(3)分析圖表數(shù)據(jù),計算加入的合金質量=87.8g-80.0g=7.8g;稱量質量不變時,反應生成氫氣的質量=87.8g-87.2g=0.6g,物質的量為0.3mol,50mL 5.0mol?L-1 NaOH溶液中物質的量=0.05L×5mol/L=0.25mol,結合化學方程式計算反應的鋁的質量
2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2
2×27   2               3
m       0.2mol          0.3mol
鋁的質量=5.4g,
氫氧化鈉過量,鋁全部反應;
得到鐵的質量分數(shù)=
7.8g-5.4g
7.8g
×100%=30.8%,
故答案為:30.8%;
(4)合金中鐵和鋁質量比=2.4:5.4,
NaOH溶液中物質的量=0.05L×5mol/L=0.25mol,依據(jù)化學方程式計算,2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2
最多溶解鋁物質的量0.25mol,質量=0.25mol×27g/mol=6.75g,鐵和鋁質量比=2.4:5.4=鐵的質量:6.75,得到鐵的質量=3g,則合金質量=3g+6.75g=9.75g,
故答案為:9.75g.
點評:本題考查了實驗數(shù)據(jù)分析判斷的應用,物質稱量質量到質量不再變化時,得到的質量最準確,主要是鋁的性質分析應用和實驗數(shù)據(jù)應用,掌握分析方法是關鍵,題目難度中等.
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相關習題

科目:高中化學 來源: 題型:

NA為阿伏加德羅常數(shù),下列說法正確的是( 。
A、18gD2O中含有質子的數(shù)目為NA
B、標準狀況下,11.2L甲烷和乙烯的混合物所含氫原子的數(shù)目為2NA
C、1L0.1mol?L-1CH3COOH溶液中含有分子的數(shù)目小于0.1NA
D、1L0.5 mol?L-1Na2CO3溶液中含有CO32-的數(shù)目為0.5NA

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科目:高中化學 來源: 題型:

現(xiàn)有A、B、C、D四種元素,前三種元素的離子結構都和氖原子具有相同的核外電子排布.A沒有正價態(tài)的化合物;B的氫化物化學式為H2B,0.2mol的C原子能從酸中置換產(chǎn)生2.24L H2(S.T.P.). D的原子核中沒有中子.
(1)根據(jù)以上條件,計算、推斷A、B、C、D的元素名稱.
(2)用電子式表示C與A,B與D,C與B(加熱條件下),相互結合成的化合物,指出其化學鍵類型及晶體的類型.

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科目:高中化學 來源: 題型:

某研究性學習小組討論下列四種裝置的有關用法,其中不合理的是( 。
A、
此裝置:可用來證明碳的非金屬性比硅強
B、
此裝置:橡皮管的作用是平衡壓強,使水順利流下
C、
此裝置:用圖示的方法能檢查此裝置的氣密性
D、
此裝置:可收集二氧化碳或氨氣

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科目:高中化學 來源: 題型:

SO2和NOx在化學工業(yè)上有重要用途,也是大氣污染的主要來源,開發(fā)和利用并重,預防和治理并舉是當前工業(yè)上和環(huán)境保護領域研究的主要課題之一.
(1)在接觸法制硫酸的過程中,發(fā)生2SO2(g)+O2(g)
催化劑
2SO3(g)△H<0反應,某溫度下,SO2的平衡轉化率(α)與體系總壓強(p)的關系如圖所示,根據(jù)圖示回答下列問題:
①平衡狀態(tài)由A到B時,平衡常數(shù)K(A)
 
K(B)(填“>”、“<”或“=”);
②將2.0molSO2和1.0molO2置于10L的密閉容器中,若40s后反應達到平衡,此時體系總壓強為0.10MPa,這一段時間內SO2的平均反應速率為
 
.該反應的平衡常數(shù)為
 

(2)用CH4催化還原NOx可消除氮的氧化物的污染,例如:
CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-574kJ?mol-1
CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-1160kJ?mol-1
取標準狀況下4.48LCH4并使之完全反應:
①若將NO2還原至N2,整個過程中轉移電子的物質的量為
 
;
②若還原NO2和NO的混合物,放出的總熱量Q的取值范圍是
 

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科目:高中化學 來源: 題型:

某溫度、壓強下,將一定量反應物通入密閉容器進行反應:SiCl4(g)+2H2(g)?Si(s)+4HCl(g);△H=+QkJ/mol(Q>0),下列敘述正確的是( 。
A、反應過程中,若增大壓強能提高SiCl4的轉化率
B、若反應開始時SiCl4為1 mol,則達平衡時,吸收熱量為Q kJ
C、若單位時間內生成x molHCl的同時,生成x molH2,則反應達到平衡狀態(tài)
D、使用過量的H2或升高溫度都可以提高SiCl4的轉化率

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科目:高中化學 來源: 題型:

實驗室從海帶中提取碘有如下化學反應:2NaI+Cl2=2NaCl+I2這一反應所屬類型( 。
A、化合反應B、分解反應
C、置換反應D、復分解反應

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科目:高中化學 來源: 題型:

今有下列4個反應:
①SiO2+CaO
 高溫 
.
 
CaSiO3 ②NH4HCO3
  △  
.
 
NH3↑+CO2↑+H2O
③H2+CuO
  △  
.
 
Cu+H2O       ④AgNO3+HCl═AgCl↓+HNO3
試完成:
(1)上述反應中屬于置換反應的有
 
;屬于復分解反應的有
 
;屬于化合反應的有
 
;屬于分解反應的有
 

(2)屬于氧化還原反應的是
 
,反應中被氧化的元素是
 
,氧化劑是
 

(3)屬于離子反應的是
 
,該反應的離子方程式是
 

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科目:高中化學 來源: 題型:

在一個密閉容器內有X、Y、Z、Q四種物質,在一定條件下充分反應,測得反應前后各物質的質量如下表:
物  質 X Y Z Q
反應前質量/g 2 2 84 5
反應后質量/g 待測 24 0 14
試判斷該密閉容器中發(fā)生的反應屬于(  )
A、化合反應B、置換反應
C、分解反應D、復分解反應

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