Question

合金已成為飛機(jī)制造、化工生產(chǎn)等行業(yè)的重要材料．研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)，為測定某含鎂6%～9%的鋁鎂合金（不含其它元素）中鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，設(shè)計下列兩種不同實驗方案進(jìn)行探究．填寫下列空白．
【方案一】
（1）稱取8.1g鋁鎂合金粉末樣品，溶于VmL 3.0mol/LNaOH溶液中，充分反應(yīng)．則NaOH溶液的體積V

 

mL．（填范圍）
（2）過濾、洗滌、干燥、稱量固體．該步驟中若未洗滌固體，測得鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)將

 

（填“偏高”、“偏低”或“無影響”）．
【方案二】將5.88g鋁鎂合金與足量稀硫酸溶液反應(yīng)，測定生成氣體的體積．
（3）同學(xué)們擬選用圖1實驗裝置完成實驗：

①認(rèn)為最簡易的裝置其連接順序是：A接

 

接

 

接

 

（填接口字母，可不填滿．）
②實驗結(jié)束時，在讀取測量實驗中生成氫氣的體積時，你認(rèn)為合理的是

 

．
A．待實驗裝置冷卻后再讀數(shù)
B．上下移動量筒F，使其中液面與廣口瓶中液面相平
C．上下移動量筒G，使其中液面與廣口瓶中液面相平
D．視線與凹液面的最低點水平，讀取量筒中水的體積
（4）仔細(xì)分析實驗裝置后，同學(xué)們經(jīng)討論認(rèn)為以下兩點會引起較大誤差：稀硫酸滴入錐形瓶中，即使不生成氫氣，也會將瓶內(nèi)空氣排出，使所測氫氣體積偏大；實驗結(jié)束時，連接廣口瓶和量筒的導(dǎo)管中有少量水存在，使所測氫氣體積偏小．于是他們設(shè)計了上圖2所示的實驗裝置．
①裝置中導(dǎo)管a的作用是

 

．
②實驗后測得生成的氫氣在標(biāo)準(zhǔn)狀況下為7.168L，則鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

 

．（用百分?jǐn)?shù)表示，保留到小數(shù)點后兩位）

Answer 1

考點：探究物質(zhì)的組成或測量物質(zhì)的含量,鎂的化學(xué)性質(zhì),鋁的化學(xué)性質(zhì)

專題：實驗探究和數(shù)據(jù)處理題,幾種重要的金屬及其化合物

分析：方案一：
（1）鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)最小時，金屬鋁的質(zhì)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(yīng)大于或等于最大值，據(jù)此計算；
（2）鎂上會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；
方案二：（3）①裝置的組裝順序：合金與水反應(yīng)，用排水量氣法測定氫氣的體積，其中盛水的試劑瓶導(dǎo)管一定要短進(jìn)長出，增大壓強(qiáng)原理將水排出，量筒中水的體積就是生成氫氣的體積，量筒內(nèi)導(dǎo)管應(yīng)伸入量筒底部；
②反應(yīng)放熱導(dǎo)致氫氣的溫度偏高，故應(yīng)冷卻后再進(jìn)行讀取氫氣的體積，讀取實驗中生成氫氣的體積時上下移動量筒，使其中液面與廣口瓶中液面相平，視線與凹液面的最低點水平讀取氫氣的體積；
（4）①保持分液漏斗內(nèi)氣體壓強(qiáng)與錐形瓶內(nèi)氣體壓強(qiáng)相等，打開分液漏斗活塞時稀硫酸能順利滴下，滴入錐形瓶的稀硫酸體積等于進(jìn)入分液漏斗的氣體體積，從而消除由于加入稀硫酸引起的氫氣體積誤差；
②結(jié)合生成氫氣體積計算物質(zhì)的量，依據(jù)合金質(zhì)量列方程組計算得到鋁的質(zhì)量，來計算質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

解答： 解：方案一：（1）含鎂為6%時，金屬鋁的含量最高，8.1g合金中鋁的質(zhì)量為，8.1g×（1-6%）=8.1×94%g，則：
       2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑
      54g   2mol 
8.1g×94%g   V×10^-3L×3.0mol/L
所以54g：（8.1g×94%g）=2mol：（V×10^-3L×3.0mol/L），
解得：V=94，故V（NaOH溶液）≥94mL；
故答案為：94mL；
（2）鎂上會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)偏高，鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏低；
故答案為：偏低；
方案二：（3）①裝置的組裝順序：合金與水反應(yīng)，用排水量氣法測定氫氣的體積，其中盛水的試劑瓶導(dǎo)管一定要短進(jìn)長出，利用增大壓強(qiáng)原理將水排出，量筒中水的體積就是生成氫氣的體積，量筒內(nèi)導(dǎo)管應(yīng)伸入量筒底部，故連接順序為：A接C，接B接F；
故答案為：C、B、F；
②反應(yīng)放熱導(dǎo)致氫氣的溫度偏高，故應(yīng)冷卻后再進(jìn)行讀取氫氣的體積，讀取實驗中生成氫氣的體積時上下移動F量筒，使其中液面與廣口瓶中液面相平，視線與凹液面的最低點水平讀取氫氣的體積，G處的量筒導(dǎo)氣管不符合要求；
故選ABD；
（4）①裝置中導(dǎo)管a的作用是：保持分液漏斗內(nèi)氣體壓強(qiáng)與錐形瓶內(nèi)氣體壓強(qiáng)相等，打開分液漏斗活塞時稀硫酸能順利滴下，滴入錐形瓶的稀硫酸體積等于進(jìn)入分液漏斗的氣體體積，從而消除由于加入稀硫酸引起的氫氣體積誤差；
故答案為：使分液漏斗內(nèi)氣體壓強(qiáng)與錐形瓶內(nèi)氣體壓強(qiáng)相等，打開分液漏斗活塞時稀硫酸能順利滴下；滴入錐形瓶的稀硫酸體積等于進(jìn)入分液漏斗的氣體體積，從而消除由于加入稀硫酸引起的氫氣體積誤差；
②實驗后測得生成的氫氣在標(biāo)準(zhǔn)狀況下為7.168L，物質(zhì)的量=

7.168L

22.4L/mol

=0.32mol，設(shè)合金中Mg物質(zhì)的量為x，AL物質(zhì)的量的為y
24x+27y=5.88g
x+1.5y=0.32mol
x=0.02mol
y=0.2mol
鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=

0.2mol×27g

5.88g

×100%=91.84%
故答案為：91.84%；

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