Question

17．已知某金屬粉末中除含有Al外還含有一定量的Fe，為測定金屬的含量，某化學興趣小組的同學展開了如下的實驗探究．
小資料：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不與氫氧化鈉溶液反應）．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如下：

加NaOH溶液的次數	第一次	第二次	第三次	第四次	第五次
剩余固體的質量/g	17.3	14.6	11.9	9.9	m

試分析回答下列問題：
（1）上表中m的值為9.9；           
（2）Fe的質量分數為49.5%；
（3）第五次加入NaOH后，溶液中的溶質是氫氧化鈉和偏鋁酸鈉；
（4）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 （1）分析以上數據可知，第一次反應用去固體20g-17.3g=2.7g固體，第二次，也應反應掉固體17.3g-14.6g=2.7g，找出規律，每次減少固體2.7g，第四次減少11.9g-9.9g=2g，意味著鋁全部參加反應；
（2）由圖中可知，剩余物質鐵為9.9g，據此求出該金屬粉末中鐵的質量分數；
（3）根據（1）第四次鋁全部參加反應；
（4）利用化學方程式的進行計算出氫氧化鈉溶液中溶質質量分數．

解答 解：（1）分析以上數據可知，第一次反應用去固體20g-17.3g=2.7g固體，第二次，也應反應掉固體17.3g-14.6g=2.7g，找出規律，每次減少固體2.7g，第四次減少11.9g-9.9g=2g，意味著鋁全部參加反應，所以m=9.9，故填：9.9；
分析以上數據可知，第一次反應用去固體3.6g固體，第二次，也應反應掉固體3.6g，找出規律，每次減少固體3.6g，第四次減少不是3.6g，意味著鋁全部參加反應，且此時氫氧化鈉剩余，故溶液中的溶質是剩余的氫氧化鈉和生成的偏鋁酸鈉，故填：氫氧化鈉和偏鋁酸鈉；
（2）剩余物質鐵的質量為9.9g，故鐵的質量分數為：$\frac{9.9g}{20g}×100%$=49.5%，故填：49.5%；
（3）第四次減少不是2.7g，意味著鋁全部參加反應，且此時氫氧化鈉剩余，故第五次加入NaOH后，溶液中的溶質是剩余的氫氧化鈉和生成的偏鋁酸鈉，故填：氫氧化鈉和偏鋁酸鈉；
（4）設第一次加入氫氧化鈉溶液后，所用氫氧化鈉溶液中溶質質量為x
 2Al+2H₂O+2NaOH=2NaAlO₂+3H₂↑
 54                80
2.7g              x
$\frac{54}{2.7g}=\frac{80}{x}$
x=4g
所用氫氧化鈉溶液的溶質質量分數為：$\frac{4g}{20g}$×100%=20%
答：所用氫氧化鈉溶液的溶質質量分數為20%．

點評 本題主要考查了金屬的化學性質及其計算，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．