Question

鋁鎂合金已成為輪船制造、化工生產等行業(yè)的重要材料．研究性學習小組的三位同學，為測定某含鎂3%一5%的鋁鎂合金（不含其它元素）中鎂的質量分數，設計下列兩種不同實驗方案進行探究．請?zhí)顚懴铝锌瞻祝?br />探究一：（1）實驗方案：鋁鎂合金

NaOH溶液

測定剩余固體質量，實驗中發(fā)生反應的化學方程式是

 

；
（2）實驗步驟：
①稱取5.4g鋁鎂合金粉末樣品，投入盛有V mL 2.0mol?L^-1NaOH溶液的燒杯中，充分反應，要想達到預期實驗目的，則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，測得鎂的質量分數將

 

（填“偏高”、“偏低”或“無影響”）
探究二：實驗方案：鋁鎂合金

鹽酸

測定生成氣體的體積
實驗步驟：①連接好實驗裝置（如圖）并檢查氣密性；
②在A試管中加入5.4g鎂鋁合金，逐滴滴入稀鹽酸至不再產生氣體；
③冷卻并恢復至室溫；
④調節(jié)量氣管C的高度，使B、C裝置中液面持平后平視讀數，量氣管內
液體上升的體積即生成的氣體體積，V（氣體）=6496mL．（已換算成標況）
（3）合金中鎂的質量分數=

 

%（計算結果保留一位小數）
（4）如果沒有步驟③，測得鎂的質量分數將

 

（“偏高”、“偏低”或“無影響”）

Answer 1

考點：探究物質的組成或測量物質的含量

專題：實驗探究和數據處理題

分析：（1）鋁與氫氧化鈉溶液反應生成偏鋁酸鈉與氫氣；
（2）①鎂的質量分數最小時，金屬鋁的質量最大，需要的氫氧化鈉溶液最多，實際需要氫氧化鈉溶液的體積應大于或等于最大值，據此計算；
②鎂上會附著偏鋁酸鈉等物質，未洗滌導致測定的鎂的質量偏大；
（3）可以依據合金與鹽酸反應生成的氫氣，測定氫氣體積來計算鎂和鋁的質量，得到鎂的質量分數；
（4）如果沒有步驟③，冷卻并恢復至室溫，測定氣體體積會增大，結合計算過程分析判斷，測得鎂的質量分數將減�。�

解答： 解：（1）鋁與氫氧化鈉溶液反應生成偏鋁酸鈉與氫氣，反應方程式為2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑，
故答案為：2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑；
（2）①含鎂為3%時，金屬鋁的含量最高，5.4g合金中鋁的質量為，5.4g×（1-3%）=5.4×97%g，則：
2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑
54g 2mol
5.4g×97% V×10^-3L×2.0mol/L
所以54g：（5.4g×97%）=2mol：（V×10^-3L×2.0mol/L），解得：V=97，故V（NaOH溶液）≥97mL，故答案為：97mL；
②鎂上會附著偏鋁酸鈉等物質，未洗滌導致測定的鎂的質量偏大，鎂的質量分數偏高，故答案為：偏高；
（3）依據合金與鹽酸反應生成的氫氣，測定氫氣體積來計算鋁和鎂的質量得到鎂的質量分數，設鎂物質的量為x，鋁物質的量為y，
24x+27y=5.4g
x+1.5y=

6.496L

22.4/mol

=0.29
x=0.03mol
y=0.173mol
鎂的質量分數=

0.03mol×24g×/mol

5.4g

×100%=13.3%，
故答案為：13.3；
（4）依據上述技術可知，如果沒有步驟③，氣體體積增大，計算得到鋁物質的量增大，鎂物質的量減小，所以測定鎂的質量分數偏低，故答案為：偏低．

點評：本題主要考查物質含量的測定、對實驗原理與裝置的理解、實驗方案設計等，難度中等，理解實驗原理是解題的關鍵，是對知識的綜合考查，需要學生具有知識的基礎與綜合運用知識分析問題、解決問題的能力．