Question

鋁鎂合金是輪船制造、化工生產(chǎn)等行業(yè)的重要材料．為測(cè)定某鋁鎂合金（不含其它元素）中鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，某實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)了下列實(shí)驗(yàn)方案，每個(gè)方案均稱(chēng)取5.4g粉末狀樣品進(jìn)行探究．請(qǐng)按要求回答下列問(wèn)題：
[實(shí)驗(yàn)1]鋁鎂合金測(cè)定剩余固體質(zhì)量．
已知：試劑X焰色反應(yīng)為黃色．
（1）將稱(chēng)量好的樣品放入V₁ mL 2.0mol/L試劑X中，充分反應(yīng)．此反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)_____；V₁的取值范圍是______mL．
（2）經(jīng)過(guò)濾、干燥、稱(chēng)量固體，測(cè)得鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)______（填“偏高”或“無(wú)影響”或“偏低”），其原因是______．
[實(shí)驗(yàn)2]鋁鎂合金測(cè)定數(shù)據(jù)
（1）欲計(jì)算鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，該實(shí)驗(yàn)還需測(cè)定的數(shù)據(jù)是______．
（2）若用空氣代替O₂進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，則測(cè)定鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)將______填“偏高”或“無(wú)影響”或“偏低”）．[已知：3Mg+N₂Mg₃N₂]
[實(shí)驗(yàn)3]鋁鎂合金測(cè)定生成無(wú)色氣體的體積
實(shí)驗(yàn)裝置如下圖：

（1）該實(shí)驗(yàn)在盛裝藥品之前應(yīng)首先進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)步驟是______．
（2）同學(xué)甲選定試劑Y進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)裝置A中樣品迅速溶解完全后，立即調(diào)整量氣管C中液面與B中液面相平，測(cè)得產(chǎn)生氣體體積為V₂L[已折算為標(biāo)準(zhǔn)狀況下，A中液體體積忽略不計(jì)，下述（3）中同]．試劑Y的名稱(chēng)是______．所測(cè)鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏低的理由是______．
（3）同學(xué)乙將試劑Y換為實(shí)驗(yàn)1中的試劑X，假設(shè)操作均正確，充分反應(yīng)后測(cè)得產(chǎn)生氣體體積為V₃L，則鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為_(kāi)_____（含V₃的表達(dá)式）．

Answer 1

解：

[實(shí)驗(yàn)1]

（1）試劑X焰色反應(yīng)為黃色，應(yīng)為NaOH，發(fā)生2Al+2NaOH+2H₂O═2NaAlO₂+3H₂↑，其離子反應(yīng)為2Al+2OH^-+2H₂O═2AlO₂^-+3H₂↑，假設(shè)5.4g均為Al，n（Al）==0.2mol，需要的氫氧化鈉為0.2mol，其體積為=0.1L=100mL，實(shí)際需要?dú)溲趸�鈉溶液的體積V₁≥100mL，
故答案為：2Al+2OH^-+2H₂O═2AlO₂^-+3H₂↑；≥100mL；
（2）若沒(méi)有洗滌，則鎂上會(huì)附著偏鋁酸鈉等物質(zhì)，即未洗滌導(dǎo)致測(cè)定的鎂的質(zhì)量偏高，故答案為：偏高；過(guò)濾后沒(méi)有洗滌；
[實(shí)驗(yàn)2]

（1）Mg、Al均與氧氣反應(yīng)，生成金屬氧化物，則還需測(cè)定生成物的質(zhì)量，故答案為：灼燒后固體的質(zhì)量；
（2）若用空氣代替O₂進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，發(fā)生3Mg+N₂Mg₃N₂，2Mg+CO₂2MgO+C，測(cè)定生成固體的質(zhì)量變大，則鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏高，故答案為：偏高；
[實(shí)驗(yàn)3]

（1）測(cè)定氣體的體積，應(yīng)先檢查裝置的氣密性，所以該實(shí)驗(yàn)在盛裝藥品之前應(yīng)首先進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)步驟為檢查裝置的氣密性，故答案為：檢查裝置的氣密性；
（2）因金屬與稀鹽酸或稀硫酸的反應(yīng)生成氫氣，反應(yīng)為放熱反應(yīng)，溫度升高，測(cè)定的氫氣的體積偏大，又Al的含量越大，生成氫氣越多，則氫氣的體積大時(shí)計(jì)算出Mg的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏低，
故答案為：稀鹽酸或稀硫酸；放熱反應(yīng)，溫度升高，測(cè)定的氫氣的體積偏大，又Al的含量越大，生成氫氣越多，則氫氣的體積大時(shí)計(jì)算出Mg的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏低；
（3）試劑Y換為實(shí)驗(yàn)1中的試劑X，由2Al+2NaOH+H₂O═2NaAlO₂+3H₂↑可知，n（H₂）=mol，則n（Al）=mol，Al的含量為g，所以Mg的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為×100%=×100%，故答案為：×100%．

分析：

[實(shí)驗(yàn)1]

（1）試劑X焰色反應(yīng)為黃色，應(yīng)為NaOH，發(fā)生2Al+2NaOH+2H₂O═2NaAlO₂+3H₂↑，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(cè)定的鎂的質(zhì)量偏大；
[實(shí)驗(yàn)2]

（1）Mg、Al均與氧氣反應(yīng)；
（2）若用空氣代替O₂進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，發(fā)生3Mg+N₂Mg₃N₂，2Mg+CO₂2MgO+C，測(cè)定生成固體的質(zhì)量變大；
[實(shí)驗(yàn)3]

（1）測(cè)定氣體的體積，應(yīng)先檢查裝置的氣密性；
（2）發(fā)生金屬與稀酸的反應(yīng)生成氫氣，Al的含量越大，生成氫氣越多；
（3）試劑Y換為實(shí)驗(yàn)1中的試劑X，利用2Al+2NaOH+H₂O═2NaAlO₂+3H₂↑計(jì)算出Al的含量，再計(jì)算Mg的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．
點(diǎn)評(píng)：本題考查學(xué)生金屬鎂和金屬鋁的化學(xué)性質(zhì)以及化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)知識(shí)，注意實(shí)驗(yàn)原理及實(shí)驗(yàn)中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)，題目綜合性較強(qiáng)，題目難度中等，注重學(xué)生開(kāi)放性思維的訓(xùn)練．