Question

6．Fe和Al是兩種常用的金屬，將它們按一定的質量比組成混合物．
（1）取一定質量的該混合物，向其中加入足量的NaOH溶液，生成氣體的體積在標準狀況下為n L，則反應的離子方程式為2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑，混合物中的Al的物質的量為$\frac{5n}{168}$．（用含字母的數學式表示）
（2）另取相同質量的該混合物，向其中加入足量的稀硫酸，固體全部溶解，生成氣體的體積在標準狀況下為m L，則反應中轉移電子的物質的量為$\frac{5m}{56}$g，混合物中Fe的質量為2.5（m-n）g．（用含字母的數學式表示）
（3）向（2）所得的溶液中加入過量的氫氧化鈉溶液，將產生的沉淀過濾出來，經洗滌、干燥、灼燒后得到一種固體，經稱量發現該固體的質量和原混合物的質量恰好相等，則原混合物中鋁的質量分數為30%．

Answer 1

分析 （1）鐵和氫氧化鈉不反應，鋁和氫氧化鈉溶液反應生成偏鋁酸鈉和氫氣，根據氫氣和鋁之間的關系式計算鋁的物質的量；
（2）該反應中稀硫酸作氧化劑，根據氫氣和轉移電子之間的關系式計算轉移電子的物質的量，相同質量的鋁與足量稀硫酸或氫氧化鈉反應生成的氫氣體積相同，再根據鐵和氫氣之間的關系式計算鐵的質量；
（3）經洗滌、干燥、灼燒后得到一種固體，經稱量發現該固體的質量和原混合物的質量恰好相等，則氧化鐵中氧元素的質量等于混合物中Al的質量，以此計算．

解答 解：（1）鐵和氫氧化鈉不反應，鋁和氫氧化鈉溶液反應生成偏鋁酸鈉和氫氣，離子反應方程式為2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑，
設鋁的物質的量為x，
2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑
2mol                                67.2L
x                                        nL
x=$\frac{2mol×nL}{67.2L}$=$\frac{5n}{168}$
混合物中Al的物質的量為$\frac{5n}{168}$，
故答案為：2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑；$\frac{5n}{168}$；
（2）該反應中轉移電子數等于氫離子得到的電子數=$\frac{m}{22.4}$×2=$\frac{5m}{56}$mol，相同質量的鋁與足量稀硫酸或氫氧化鈉反應生成的氫氣體積相同，所以等質量的鋁和稀硫酸反應生成氫氣的體積是nL，則鐵與稀硫酸反應生成氫氣的體積=（m-n）L，
設鐵的質量是y，
Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑

56g                     22.4L
y                       （m-n）L
y=$\frac{56g×（m-n）L}{22.4L}$=2.5（m-n）g，
即轉移電子的物質的量是$\frac{5m}{56}$，鐵的質量是2.5（m-n）g，
故答案為：$\frac{5m}{56}$；2.5（m-n）g；
（3）向（2）所得的溶液中加入過量的氫氧化鈉溶液，將產生的沉淀過濾出來，經洗滌、干燥、灼燒后得到一種固體，經稱量發現該固體的質量和原混合物的質量恰好相等，則氧化鐵中氧的質量等于原混合物中Al的質量，所以Al的質量分數為$\frac{16×3}{160}$×100%=30%，故答案為：30%．

點評 本題考查較綜合，涉及金屬的化學性質，離子方程式的書寫及計算、質量分數的計算等，注意鋁和氫氧化鈉溶液反應而Fe不能，側重學生計算能力的考查，題目難度中等，（3）中注意守恒法的應用為解答的關鍵．