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^-1 NaOH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^-+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生氣泡。負極為活潑金屬Al，電極反應為：Al-3e^-+4OH^- +2H₂O；總反應為：

    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質量為5.4 g

合金中鐵的質量分數為(7.8 g-5.4 g)/7.8 g×100%=30.8%

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