《2025年全效学习阶段发展评价九年级科学全一册浙教版》

28. 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，某科学兴趣小组的同学展开了如下的实验探究。已知 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 $2\mathrm{Al}+2\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}+2\mathrm{NaOH}\xlongequal{}2\mathrm{NaAlO}_{2}+3\mathrm{H}_{2}\uparrow$，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五份依次加入，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表所示：
|加入 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)|16.4|12.8|9.2|6|m|
（1）第四次加入 NaOH 溶液后，溶液中的溶质是______。
（2）Fe 的质量分数为______。
（3）第三次加入 NaOH 溶液后，共生成多少克氢气？所用 NaOH 溶液的溶质质量分数为多少（计算结果精确到 0.1%）？

答案： （1）$\mathrm{NaAlO}_{2}$和$\mathrm{NaOH}$
解析：前三次每次加入20g氢氧化钠溶液，固体质量减少$20\mathrm{g}-16.4\mathrm{g}=3.6\mathrm{g}$、$16.4\mathrm{g}-12.8\mathrm{g}=3.6\mathrm{g}$、$12.8\mathrm{g}-9.2\mathrm{g}=3.6\mathrm{g}$，第四次加入后固体质量减少$9.2\mathrm{g}-6\mathrm{g}=3.2\mathrm{g}$，说明第四次铝已完全反应，氢氧化钠有剩余，溶液中溶质为生成的$\mathrm{NaAlO}_{2}$和过量的$\mathrm{NaOH}$。
（2）30%
解析：第四次反应后剩余固体为Fe，质量6g，Fe的质量分数为$\frac{6\mathrm{g}}{20\mathrm{g}}×100\% = 30\%$。
（3）设第三次加入后生成氢气质量为$x$，参加反应的NaOH质量为$y$。
三次共加入氢氧化钠溶液$3×20\mathrm{g}=60\mathrm{g}$，反应的Al质量为$20\mathrm{g}-9.2\mathrm{g}=10.8\mathrm{g}$。
$2\mathrm{Al}+2\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}+2\mathrm{NaOH}\xlongequal{}2\mathrm{NaAlO}_{2}+3\mathrm{H}_{2}\uparrow$
54 80 6
10.8g $y$ $x$
$\frac{54}{6}=\frac{10.8\mathrm{g}}{x}$，$x = 1.2\mathrm{g}$；$\frac{54}{80}=\frac{10.8\mathrm{g}}{y}$，$y = 16\mathrm{g}$。
NaOH溶液溶质质量分数为$\frac{16\mathrm{g}}{60\mathrm{g}}×100\%\approx26.7\%$。
答：共生成1.2g氢气，所用NaOH溶液的溶质质量分数为26.7%。