20（8分）探究小组欲从含有$\ce{FeCl_{3}}$、$\ce{CuCl_{2}}$的废液中回收金属铜，取一定量的废液样品加入少量铁粉，一段时间后铁粉完全溶解，但未发现红色固体沉积。出现这种现象的可能原因是
。经查阅资料得知：铁粉在废液中发生两个化学反应：①$\ce{2FeCl_{3} + Fe\xlongequal{\;\;}3FeCl_{2}}$，②$\ce{CuCl_{2} + Fe\xlongequal{\;\;}FeCl_{2} + Cu}$。探究小组另取废液，向废液中加入足量的铁粉至充分反应，溶液变为浅绿色，过滤、洗涤、干燥，称得固体沉积物的质量与加入铁粉的质量相等。
（1）固体沉积物的质量与加入铁粉的质量相等的原因是
。
（2）经测定，反应后得到铜的质量为$1.6\ \mathrm{g}$，其中，反应①消耗铁粉的质量是
，反应②消耗铁粉的质量是
。
答案：20. 【解析】(1) $\ce{2FeCl_{3} + Fe\xlongequal{\;\;}3FeCl_{2}}$ 这一反应中固体质量减少；$\ce{CuCl_{2} + Fe\xlongequal{\;\;}FeCl_{2} + Cu}$ 这一反应中每 56 份质量的铁参加反应生成 64 份质量的铜,固体质量增加。当铁和氯化铁反应时固体减少的质量与铁和氯化铜反应时固体增加的质量相等时,固体沉积物的质量与加入铁粉的质量相等。(2) 设反应②消耗铁粉的质量为 x。
$\ce{CuCl_{2} + Fe\xlongequal{\;\;}FeCl_{2} + Cu}$
56 64
x 1.6 g
$\dfrac{56}{64}=\dfrac{x}{1.6\ \mathrm{g}}\ \ \ x=1.4\ \mathrm{g}$
反应②固体增加的质量为 $1.6\ \mathrm{g}-1.4\ \mathrm{g}=0.2\ \mathrm{g}$。反应①消耗铁粉的质量=反应②固体增加的质量=0.2 g。
21 (5分)某兴趣小组为测定镁铝合金(假设只含镁和铝两种金属)中各成分的质量分数,现做如下实验:取两份等质量的合金,一份与足量的稀盐酸反应产生$0.6\ \mathrm{g}\ \mathrm{H}_2$;另一份与足量的$\ce{NaOH}$溶液反应产生$0.2\ \mathrm{g}\ \mathrm{H}_2$。已知:$\ce{Mg}$与$\ce{NaOH}$溶液不反应,$\ce{Al}$与$\ce{NaOH}$溶液反应的化学方程式为$\ce{2Al + 2NaOH + 6H_{2}O\xlongequal{\;\;}2Na[Al(OH)_{4}] + 3H_{2}\uparrow}$。试计算:
(1) 合金中$\ce{Mg}$与稀盐酸反应产生$\ce{H_{2}}$的质量。
(2) 合金中$\ce{Al}$的质量分数。(结果精确到0.1%)
答案：21. 解:(1) 设每份合金中 Al 的质量为 x,Al 与稀盐酸反应产生 $\ce{H_{2}}$ 的质量为 y。
$\ce{2Al + 2NaOH + 6H_{2}O\xlongequal{\;\;}2Na[Al(OH)_{4}] + 3H_{2}\uparrow}$
54 6
x 0.2 g
$\dfrac{54}{6}=\dfrac{x}{0.2\ \mathrm{g}}\ \ \ x=1.8\ \mathrm{g}$
$\ce{2Al + 6HCl\xlongequal{\;\;}2AlCl_{3} + 3H_{2}\uparrow}$
54 6
1.8 g y
$\dfrac{54}{6}=\dfrac{1.8\ \mathrm{g}}{y}\ \ \ y=0.2\ \mathrm{g}$
合金中 Mg 与稀盐酸反应产生 $\ce{H_{2}}$ 的质量为 $0.6\ \mathrm{g}-0.2\ \mathrm{g}=0.4\ \mathrm{g}$。
(2) 设每份合金中 Mg 的质量为 z。
$\ce{Mg + 2HCl\xlongequal{\;\;}MgCl_{2} + H_{2}\uparrow}$
24 2
z 0.4 g
$\dfrac{24}{2}=\dfrac{z}{0.4\ \mathrm{g}}\ \ \ z=4.8\ \mathrm{g}$
合金中 Al 的质量分数为 $\dfrac{1.8\ \mathrm{g}}{1.8\ \mathrm{g}+4.8\ \mathrm{g}}×100\%\approx27.3\%$。
答:(1) 合金中 Mg 与稀盐酸反应产生 $\ce{H_{2}}$ 的质量为 0.4 g。
(2) 合金中 Al 的质量分数约为 27.3%。
