Question

7．鋁鎂合金已成為飛機制造、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3%-5%的鋁鎂合金（不含其它元素）中鎂的質(zhì)量分數(shù)，設(shè)計下列兩種不同實驗方案進行探究．填寫下列空白．
【方案一】
【實驗方案】將鋁鎂合金與足量NaOH溶液反應(yīng)，測定剩余固體質(zhì)量．
實驗中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑．
【實驗步驟】
（1）稱取10.8g鋁鎂合金粉末樣品，溶于V mL 物質(zhì)的量濃度為4.0mol/L NaOH溶液中，充分反應(yīng)．則NaOH溶液的體積V≥97mL．
（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)量分數(shù)將偏高（填“偏高”、“偏低”或“無影響”）．
【方案二】
【實驗方案】將鋁鎂合金與足量稀硫酸溶液反應(yīng)，測定生成氣體的體積．
【實驗步驟】
（1）同學(xué)們擬選用下列實驗裝置如圖1完成實驗：

你認為最簡易的裝置其連接順序是：A→E→D→G→無→無（填接口字母，可不填滿）．
（2）仔細分析實驗裝置后，同學(xué)們經(jīng)討論認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�。�于是他們設(shè)計了如圖2所示的實驗裝置．
①與前面（1）中裝置相比該裝置中導(dǎo)管a的作用有保持分液漏斗內(nèi)氣體壓強與錐形瓶內(nèi)氣體壓強相等，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實驗中將堿式滴定管改裝成量氣管，且實驗前后量氣管中液面讀數(shù)分別為V₁ mL、V₂ mL．則產(chǎn)生氫氣的體積為V₁-V₂mL．
③若需確定產(chǎn)生氫氣的物質(zhì)的量，還需測定的數(shù)據(jù)是實驗時的溫度和壓強．

Answer 1

分析 方案一：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)量分數(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：（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)管一定要短進長出，增大壓強原理將水排出，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）①保持分液漏斗內(nèi)氣體壓強與錐形瓶內(nèi)氣體壓強相等，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滴定管的數(shù)值零刻度在上方，兩次的體積之差為測定的氫氣的體積（注意應(yīng)保持干燥管與滴定管內(nèi)液面等高），收集氫氣后滴定管內(nèi)液面上升，讀數(shù)減�。�
③氣體受溫度和壓強的影響較大，若要確定氣體的物質(zhì)的量，必須知道實驗時的溫度和壓強．

解答 解：方案一：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2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑，
故答案為：2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑；
（1）含鎂為3%時，金屬鋁的含量最高，10.8g合金中鋁的質(zhì)量為，10.8g×（1-3%）=10.8×97%g，則：
      2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑
     54g          2mol
10.8g×97%    V×10^-3L×4.0mol/L
所以54g：（10.8g×97%）=2mol：（V×10^-3L×4.0mol/L），解得：V=97，
故V（NaOH溶液）≥97mL，
故答案為：97；
（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)量分數(shù)偏高，
故答案為：偏高；
方案二：（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)管一定要短進長出，利用增大壓強原理將水排出，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（E）（D）接（G），
故答案為：E、D、G；
（2）①裝置中導(dǎo)管a的作用是：保持分液漏斗內(nèi)氣體壓強與錐形瓶內(nèi)氣體壓強相等，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：保持分液漏斗內(nèi)氣體壓強與錐形瓶內(nèi)氣體壓強相等，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滴定管的數(shù)值零刻度在上方，兩次的體積之差為測定的氫氣的體積，收集氫氣后滴定管內(nèi)液面讀數(shù)減小，所以測定氫氣的體積為V₁-V₂，
故答案為：V₁-V₂，
③由于氣體受溫度和壓強的影響較大，若要確定氣體的物質(zhì)的量，必須知道實驗時的溫度和壓強，
故答案為：實驗時的溫度和壓強．

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，題目難度中等，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．