Question

【題目】鋁鎂合金已成為輪船制造、化工生產(chǎn)等行業(yè)的重要材料。某研究性學(xué)習(xí)小組的三位同學(xué)，為測定某含鎂3%～5%的鋁鎂合金(不含其他元素)中鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，設(shè)計(jì)下列三種不同實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行探究。填寫下列空白。

探究一

實(shí)驗(yàn)方案：鋁鎂合金測定剩余固體質(zhì)量。實(shí)驗(yàn)中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是_______________________________________。

實(shí)驗(yàn)步驟：

(1)稱取5.4 g鋁鎂合金粉末樣品，投入V mL 2.0 mol/L NaOH溶液中，充分反應(yīng)。為保證合金充分反應(yīng)，NaOH溶液的體積V≥________。

(2)過濾、洗滌、干燥、稱量固體。該步驟中若未洗滌固體，測得鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)將________(填“偏高”或“偏低”)。

探究二

實(shí)驗(yàn)方案：鋁鎂合金測定生成氣體的體積(實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，)，問題討論：

(1)某同學(xué)提出該實(shí)驗(yàn)裝置不夠完善，應(yīng)在A、B之間添加一個(gè)干燥、除酸霧的裝置。你的意見是________(填“需要”或“不需要”)。

(2)為使測定結(jié)果盡可能精確，實(shí)驗(yàn)中應(yīng)注意的問題是(寫出兩點(diǎn))：

①______________________________________，

②______________________________________。

探究三

實(shí)驗(yàn)方案：稱量x g鋁鎂合金粉末，放在裝有足量氧氣的容器中惰性電熱板上，通電使其充分灼燒。

問題討論：

(1)欲計(jì)算Mg的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，該實(shí)驗(yàn)中還需測定的數(shù)據(jù)是__________________。

(2)若用空氣代替O2進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，對(duì)測定結(jié)果是否有影響？________(填“是”或“否”)。

Answer 1

【答案】2H2O+2Al+2NaOH==2NaAlO2+3H2 ↑ V≥97ml 偏大 不需要 冷卻至室溫再讀數(shù) 讀數(shù)時(shí)，使量氣管左右液面相齊平 充分灼燒后固體粉末的質(zhì)量 是

【解析】

探究一：鋁與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成偏鋁酸鈉與氫氣；

（1）鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)最小時(shí)，金屬鋁的質(zhì)量最大，需要的氫氧化鈉溶液最多，實(shí)際需要?dú)溲趸�鈉溶液的體積應(yīng)大于或等于最大值，據(jù)此計(jì)算；

（2）鎂上會(huì)附著偏鋁酸鈉等物質(zhì)，未洗滌導(dǎo)致測定的鎂的質(zhì)量偏大；

探究二：（1）氯化氫極易溶于水，揮發(fā)的氯化氫不影響氫氣體積的測定結(jié)果，所以不需要加除酸霧裝置；

（2）裝置的氣密性、合金是否完全溶解（或加入足量鹽酸，或調(diào)整量氣管C的高度，使C中液面與B液面相平，待冷卻至室溫再讀體積）等會(huì)影響測定結(jié)果；

探究三：（1）Mg、Al都能夠與氧氣發(fā)生反應(yīng)生成氧化物；

（2）用空氣代替O2進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，發(fā)生反應(yīng)：3Mg+N2Mg3N2，2Mg+CO22MgO+C，測定生成固體的質(zhì)量變大。

探究一:鋁與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成偏鋁酸鈉與氫氣，反應(yīng)方程式為: 2H2O+2Al+2NaOH==2NaAlO2+3H2 ↑；
因此，本題正確答案是:2H2O+2Al+2NaOH==2NaAlO2+3H2 ↑。

（1）含鎂為3%時(shí)，金屬鋁的含量最高，5.4 g鋁鎂合金粉末樣品中鋁的質(zhì)量為：5.4×（1-3%）=5.4×97%g；根據(jù)2H2O+2Al+2NaOH==2NaAlO2+3H2反應(yīng)可知，2Al----2NaOH，所以54/2=5.4×97%/n(NaOH)，n(NaOH)=0.194mol，需要NaOH溶液的體積V=0.194 mol/2.0 mol/L=0.097L=97mL；為保證合金充分反應(yīng)，NaOH溶液的體積V≥97mL；

綜上所述，本題答案是：V≥97mL。

（2）鎂上會(huì)附著偏鋁酸鈉等物質(zhì),未洗滌導(dǎo)致測定的鎂的質(zhì)量偏大,鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏大；
因此，本題正確答案是:偏大。
探究二:（1）因?yàn)槁然瘹錁O易溶于水,揮發(fā)的氯化氫不影響氫氣體積的測定結(jié)果,所以不需要加除酸霧裝置；
因此，本題正確答案是:不需要。
（2）反應(yīng)中裝置的氣密性、合金是否完全溶解、量氣裝置的使用都會(huì)影響測定結(jié)果；因此為使測定結(jié)果盡可能精確，實(shí)驗(yàn)中應(yīng)注意的問題是：檢查裝置的氣密性，合金完全溶解(或加入足量鹽酸,或調(diào)整量氣管C的高度,使C中液面與B液面相平,待冷卻至室溫再讀體積等合理答案)；

綜上所述，本題答案是：冷卻至室溫再讀數(shù)；讀數(shù)時(shí)，使量氣管左右液面相齊平。

探究三（1） Mg、Al均與氧氣反應(yīng)，生成金屬氧化物，則還需測定生成物的質(zhì)量，才能計(jì)算出Mg的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
綜上所述，本題答案是：充分灼燒后固體粉末的質(zhì)量。

（2）若用空氣代替O2進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，發(fā)生反應(yīng)：3Mg+N2Mg3N2，2Mg+CO22MgO+C，測定生成固體的質(zhì)量變大，則鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏高；所以若用空氣代替O2進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，對(duì)測定結(jié)果是有影響；

綜上所述，本題答案是：是。