Question

17．已知某金属粉末中除含有Al外还含有一定量的Fe，为测定金属的含量，某化学兴趣小组的同学展开了如下的实验探究．
小资料：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不与氢氧化钠溶液反应）．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如下：

加NaOH溶液的次数	第一次	第二次	第三次	第四次	第五次
剩余固体的质量/g	17.3	14.6	11.9	9.9	m

试分析回答下列问题：
（1）上表中m的值为9.9；           
（2）Fe的质量分数为49.5%；
（3）第五次加入NaOH后，溶液中的溶质是氢氧化钠和偏铝酸钠；
（4）列式计算：所用氢氧化钠溶液的溶质质量分数为多少？

Answer 1

分析 （1）分析以上数据可知，第一次反应用去固体20g-17.3g=2.7g固体，第二次，也应反应掉固体17.3g-14.6g=2.7g，找出规律，每次减少固体2.7g，第四次减少11.9g-9.9g=2g，意味着铝全部参加反应；
（2）由图中可知，剩余物质铁为9.9g，据此求出该金属粉末中铁的质量分数；
（3）根据（1）第四次铝全部参加反应；
（4）利用化学方程式的进行计算出氢氧化钠溶液中溶质质量分数．

解答 解：（1）分析以上数据可知，第一次反应用去固体20g-17.3g=2.7g固体，第二次，也应反应掉固体17.3g-14.6g=2.7g，找出规律，每次减少固体2.7g，第四次减少11.9g-9.9g=2g，意味着铝全部参加反应，所以m=9.9，故填：9.9；
分析以上数据可知，第一次反应用去固体3.6g固体，第二次，也应反应掉固体3.6g，找出规律，每次减少固体3.6g，第四次减少不是3.6g，意味着铝全部参加反应，且此时氢氧化钠剩余，故溶液中的溶质是剩余的氢氧化钠和生成的偏铝酸钠，故填：氢氧化钠和偏铝酸钠；
（2）剩余物质铁的质量为9.9g，故铁的质量分数为：$\frac{9.9g}{20g}×100%$=49.5%，故填：49.5%；
（3）第四次减少不是2.7g，意味着铝全部参加反应，且此时氢氧化钠剩余，故第五次加入NaOH后，溶液中的溶质是剩余的氢氧化钠和生成的偏铝酸钠，故填：氢氧化钠和偏铝酸钠；
（4）设第一次加入氢氧化钠溶液后，所用氢氧化钠溶液中溶质质量为x
 2Al+2H₂O+2NaOH=2NaAlO₂+3H₂↑
 54                80
2.7g              x
$\frac{54}{2.7g}=\frac{80}{x}$
x=4g
所用氢氧化钠溶液的溶质质量分数为：$\frac{4g}{20g}$×100%=20%
答：所用氢氧化钠溶液的溶质质量分数为20%．

点评 本题主要考查了金属的化学性质及其计算，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．