Question

金屬是現代生活和工業生產中應用極為普遍的一類材料．
已知某金屬粉末中除含有Al外還含有一定量的Fe和Cu，為證明Fe和Cu的存在并測定其中Al的質量分數，某化學興趣小組的同學展開了如下的實驗探究．
（查閱資料）Al與氫氧化鈉溶液反應生成溶于水的偏鋁酸鈉和氫氣（反應的化學方程式為：2Al+2H₂O+2NaOH=2NaAlO₂+3H₂↑），Fe和Cu不與氫氧化鈉溶液反應．
①請完成證明金屬粉末中存在Fe和Cu的實驗設計：

實驗操作	實驗現象	結論
Ⅰ取少量的金屬粉末于試管中，加入足量的________________（填試劑名稱）．	_____________．	僅除去鋁
Ⅱ將試管靜置，棄去上層清液，加入足量的稀硫酸．	_____________．	證明含有鐵
Ⅲ將試管靜置，棄去上層清液，多次洗滌剩余固體	剩余固體呈紫紅色	證明含有銅

②為探究該金屬粉末中Al的質量分數，取20g該金屬粉末，把100g氫氧化鈉溶液平均分成5份依次加入，充分反應后，過濾出固體，將其洗滌、干燥、稱量．實驗過程中得到的部分數據與圖象如下：

加NaOH溶液的次數	第一次	第二次	第三次	…
剩余固體的質量/g	16.5	n	9.5	…

I．分析以上數據可知上表中n的值為

 

；
II．該金屬粉末中Al的質量分數為

 

%；
III．列式計算：所用氫氧化鈉溶液的溶質質量分數為多少？

Answer 1

分析：（查閱資料）①I．根據已知：2Al+2H₂O+2NaOH=2NaAlO₂+3H₂↑，加入足量的氫氧化鈉溶液，有氣泡產生（或固體減少）；
II．加入稀硫酸，如果有氣泡產生（或固體減少或產生淺綠色溶液），則證明含有鐵；
②I．分析以上數據可知，第一次反應用去固體3.5克固體，第二次，也應反應掉固體3.5可，找出規律，每次減少固體3.5克，所以上表中n的值為13克；
II．有圖中可知，剩余物質為雜質為6克，則鋁的質量為（20-6）克，則該金屬粉末中Al的質量分數；
III．利用化學方程式的進行計算：設氫氧化鈉溶液中溶質質量分數為x，正確書寫化學方程式，根據已知量和未知量，列比例式，解答，求出氫氧化鈉溶液中溶質質量分數．

解答：解：（查閱資料）①I．根據已知：2Al+2H₂O+2NaOH=2NaAlO₂+3H₂↑，加入足量的氫氧化鈉溶液，有氣泡產生（或固體減少）；
II．加入稀硫酸，如果有氣泡產生（或固體減少或產生淺綠色溶液），則證明含有鐵；
②I．分析以上數據可知，第一次反應用去3.5克固體，第二次，也應反應掉3.5克，所以上表中n的值為13克；
II．有圖中可知，該金屬粉末中Al的質量分數為

20-6

20

×100%=70%；
故答為：①I．氫氧化鈉溶液、有氣泡產生（或固體減少）；II．有氣泡產生（或固體減少或產生淺綠色溶液）
②I．13；II．70
III．解：設氫氧化鈉溶液中溶質質量分數為x
2Al+2H₂O+2NaOH=2NaAlO₂+3H₂↑
54         80
（20-6）g  80xg

54

80

=

20-6

80x

解得x=25.9%
答：氫氧化鈉溶液中溶質質量分數為25.9%
（如氫氧化鈉溶液用20g、40g、60g計算時，則鋁的質量相應為3.5g、7.0g、10.5g也可）

點評：本題主要考查了金屬的化學性質和金屬活動性順序及其應用，掌握有關溶質質量分數的簡單計算和根據化學方程式的計算．