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某学生用电子天平和必要的化学实验仪器测定铁铝合金中各组分含量,其实验装置如图所示:实验时,取一块铁铝合金,将其切成碎块后全部加入到盛有50mL 5.0mol?L-1 NaOH溶液的烧杯中.试回答下列问题:
(1)合金表面反应的离子方程式为:
 
.
(2)合金表面会形成原电池,其负极的电极反应为:
 
.
(3)不同时间电子天平的读数如下表所示:
  实验操作过程 时间/min 电子天平的读数/g
烧杯+NaOH溶液 80.0
烧杯+溶液+样品 0 87.8
1 87.5
2 87.3
3 87.2
4 87.2
则合金中铁的质量分数为
 
(保留三位有效数字,下同).
(4)上述50mL NaOH溶液中最多可溶解的铁铝合金样品质量为
 
.
考点:化学方程式的有关计算,常见金属元素的单质及其化合物的综合应用,探究物质的组成或测量物质的含量
专题:几种重要的金属及其化合物
分析:(1)合金是铁和铝,依据物质性质可知,放入氢氧化钠溶液中 反应的是铝,依据铝和氢氧化钠反应写出离子方程式;
(2)铁和铝在氢氧化钠溶液中形成原电池反应,铁做正极,铝做负极失电子生成铝离子,在氢氧化钠溶液中反应变化为偏铝酸钠,依据电子守恒和电荷守恒写出电极反应;
(3)分析图表数据,计算加入的合金质量=87.8g-80.0g=7.8g;取3、4的称量值计算得到烧杯+溶液+样品,减去烧杯+NaOH溶液质量为反应生成氢气的质量,结合化学方程式计算反应的铝的质量得到铁的质量分数;
(4)依据铝和氢氧化钠溶液反应的化学方程式计算所需要最多铝的质量,结合合金铝和铁的质量比计算含有的铁,得到合金质量.
解答: 解:(1)合金是铁和铝,由物质性质可知,放入氢氧化钠溶液中 反应的是铝,铝和氢氧化钠反应的离子方程式为2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑,
故答案为:2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑;
(2)铁和铝在氢氧化钠溶液中形成原电池反应,铁做正极,铝做负极失电子生成铝离子,在氢氧化钠溶液中反应变化为偏铝酸钠,依据电子守恒和电荷守恒写出电极反应为:Al-3e-+4OH-=AlO2-+2H2O,
故答案为:Al-3e-+4OH-=AlO2-+2H2O;
(3)分析图表数据,计算加入的合金质量=87.8g-80.0g=7.8g;称量质量不变时,反应生成氢气的质量=87.8g-87.2g=0.6g,物质的量为0.3mol,50mL 5.0mol?L-1 NaOH溶液中物质的量=0.05L×5mol/L=0.25mol,结合化学方程式计算反应的铝的质量
2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑
2×27   2               3
m       0.2mol          0.3mol
铝的质量=5.4g,
氢氧化钠过量,铝全部反应;
得到铁的质量分数=
7.8g-5.4g
7.8g
×100%=30.8%,
故答案为:30.8%;
(4)合金中铁和铝质量比=2.4:5.4,
NaOH溶液中物质的量=0.05L×5mol/L=0.25mol,依据化学方程式计算,2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑
最多溶解铝物质的量0.25mol,质量=0.25mol×27g/mol=6.75g,铁和铝质量比=2.4:5.4=铁的质量:6.75,得到铁的质量=3g,则合金质量=3g+6.75g=9.75g,
故答案为:9.75g.
点评:本题考查了实验数据分析判断的应用,物质称量质量到质量不再变化时,得到的质量最准确,主要是铝的性质分析应用和实验数据应用,掌握分析方法是关键,题目难度中等.
练习册系列答案
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科目:高中化学 来源: 题型:

NA为阿伏加德罗常数,下列说法正确的是(  )
A、18gD2O中含有质子的数目为NA
B、标准状况下,11.2L甲烷和乙烯的混合物所含氢原子的数目为2NA
C、1L0.1mol?L-1CH3COOH溶液中含有分子的数目小于0.1NA
D、1L0.5 mol?L-1Na2CO3溶液中含有CO32-的数目为0.5NA

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科目:高中化学 来源: 题型:

现有A、B、C、D四种元素,前三种元素的离子结构都和氖原子具有相同的核外电子排布.A没有正价态的化合物;B的氢化物化学式为H2B,0.2mol的C原子能从酸中置换产生2.24L H2(S.T.P.). D的原子核中没有中子.
(1)根据以上条件,计算、推断A、B、C、D的元素名称.
(2)用电子式表示C与A,B与D,C与B(加热条件下),相互结合成的化合物,指出其化学键类型及晶体的类型.

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科目:高中化学 来源: 题型:

某研究性学习小组讨论下列四种装置的有关用法,其中不合理的是(  )
A、
此装置:可用来证明碳的非金属性比硅强
B、
此装置:橡皮管的作用是平衡压强,使水顺利流下
C、
此装置:用图示的方法能检查此装置的气密性
D、
此装置:可收集二氧化碳或氨气

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科目:高中化学 来源: 题型:

SO2和NOx在化学工业上有重要用途,也是大气污染的主要来源,开发和利用并重,预防和治理并举是当前工业上和环境保护领域研究的主要课题之一.
(1)在接触法制硫酸的过程中,发生2SO2(g)+O2(g)
催化剂
△
2SO3(g)△H<0反应,某温度下,SO2的平衡转化率(α)与体系总压强(p)的关系如图所示,根据图示回答下列问题:
①平衡状态由A到B时,平衡常数K(A)
 
K(B)(填“>”、“<”或“=”);
②将2.0molSO2和1.0molO2置于10L的密闭容器中,若40s后反应达到平衡,此时体系总压强为0.10MPa,这一段时间内SO2的平均反应速率为
 
.该反应的平衡常数为
 
.
(2)用CH4催化还原NOx可消除氮的氧化物的污染,例如:
CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-574kJ?mol-1
CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-1160kJ?mol-1
取标准状况下4.48LCH4并使之完全反应:
①若将NO2还原至N2,整个过程中转移电子的物质的量为
 
;
②若还原NO2和NO的混合物,放出的总热量Q的取值范围是
 
.

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科目:高中化学 来源: 题型:

某温度、压强下,将一定量反应物通入密闭容器进行反应:SiCl4(g)+2H2(g)?Si(s)+4HCl(g);△H=+QkJ/mol(Q>0),下列叙述正确的是(  )
A、反应过程中,若增大压强能提高SiCl4的转化率
B、若反应开始时SiCl4为1 mol,则达平衡时,吸收热量为Q kJ
C、若单位时间内生成x molHCl的同时,生成x molH2,则反应达到平衡状态
D、使用过量的H2或升高温度都可以提高SiCl4的转化率

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科目:高中化学 来源: 题型:

实验室从海带中提取碘有如下化学反应:2NaI+Cl2=2NaCl+I2这一反应所属类型(  )
A、化合反应B、分解反应
C、置换反应D、复分解反应

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科目:高中化学 来源: 题型:

今有下列4个反应:
①SiO2+CaO
 高温 
.
 
CaSiO3 ②NH4HCO3
  △  
.
 
NH3↑+CO2↑+H2O
③H2+CuO
  △  
.
 
Cu+H2O       ④AgNO3+HCl═AgCl↓+HNO3
试完成:
(1)上述反应中属于置换反应的有
 
;属于复分解反应的有
 
;属于化合反应的有
 
;属于分解反应的有
 
.
(2)属于氧化还原反应的是
 
,反应中被氧化的元素是
 
,氧化剂是
 
.
(3)属于离子反应的是
 
,该反应的离子方程式是
 
.

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科目:高中化学 来源: 题型:

在一个密闭容器内有X、Y、Z、Q四种物质,在一定条件下充分反应,测得反应前后各物质的质量如下表:
物  质 X Y Z Q
反应前质量/g 2 2 84 5
反应后质量/g 待测 24 0 14
试判断该密闭容器中发生的反应属于(  )
A、化合反应B、置换反应
C、分解反应D、复分解反应

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