Question

為測定某含鋁95%一97%的鋁鎂合金（不含其它元素）中鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，研究性學(xué)習(xí)小組的三位同學(xué)分別設(shè)計下列三種不同實驗方案進(jìn)行探究．填寫下列空白．
【探究一】實驗方案：鋁鎂合金

NaOH

測定剩余固體質(zhì)量實驗中發(fā)生反應(yīng)的離子反應(yīng)方程式

 

．
實驗步驟：
（1）稱取8.1g 鋁鎂合金粉末樣品，投入VmL 2.0mol?L^-1 NaOH溶液中，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，測得鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)將

 

（填“偏高”或“偏低”）．
【探究二】實驗方案：鋁鎂合金溶于鹽酸溶液中測定生成氣體的體積實驗裝置（如圖1）：
問題討論：
（1）某同學(xué)提出該實驗裝置不夠完善，應(yīng)在A、B之間添加一個干燥、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，實驗中應(yīng)注意的問題是（寫出兩點）：
①

 

②

 

【探究三】實驗方案：稱量x g鋁鎂合金粉末．放在如圖2所示裝置的惰性電熱板上，通電使其充分灼燒．
問題討論：
（1）欲計算鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，該實驗中還需測定的數(shù)據(jù)是

 

．
（2）若用空氣代替O₂進(jìn)行實驗，對測定結(jié)果是否有影響？

 

（填“是”或“否”）．
【實驗拓展】
參照探究一、探究二實驗方案，請你另設(shè)計一個實驗方案，測定該鋁鎂合金中鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

 

．

Answer 1

考點：探究物質(zhì)的組成或測量物質(zhì)的含量

專題：實驗探究和數(shù)據(jù)處理題

分析：【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，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；
【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，所以不需要加除霧裝置；
（2）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影響測定結(jié)果；
【探究三】（1）Mg、Al都能夠與氧氣化學(xué)反應(yīng)生成氧化物；
（2）用空氣代替O₂進(jìn)行實驗，發(fā)生反應(yīng)：3Mg+N₂

點燃  .

Mg₃N₂，2Mg+CO₂

點燃  .

2MgO+C，測定生成固體的質(zhì)量變大；
【實驗拓展】
根據(jù)探究一，可測定鋁和氫氧化鈉反應(yīng)產(chǎn)生氫氣的體積來計算鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

解答： 解：【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2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑，反應(yīng)的離子方程式為：2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑，
故答案為：2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑；
（1）含鎂為零時，金屬鋁的含量最高，8.1g合金中鋁的質(zhì)量為，8.1g×97%=7.857g，則：
     2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑
     54g    2mol 
   7.857g    V×10^-3L×2.0mol/L
所以54g：7.857g=2mol：（V×10^-3L×2.0mol/L），
解得：V=145.5mL，故V（NaOH溶液）≥145.5mL；
故答案為：145.5mL；
（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，則鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏低；故答案為：偏低；
【探究二】（1）由于氯化氫極易溶于水，揮發(fā)的氯化氫不影響氫氣體積的測定結(jié)果，所以不需要加除霧裝置，故答案為：不需要；
（2）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影響測定結(jié)果；
故答案為：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；
【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，故答案為：充分灼燒后固體的質(zhì)量；
（2）若用空氣代替O₂進(jìn)行實驗，發(fā)生反應(yīng)：3Mg+N₂

點燃  .

Mg₃N₂，2Mg+CO₂

點燃  .

2MgO+C，測定生成固體的質(zhì)量變大，則鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏高，故答案為：是；
【實驗拓展】
根據(jù)探究一，可測定鋁和氫氧化鈉反應(yīng)產(chǎn)生氫氣的體積來計算鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，故答案為：稱取一定量的鎂鋁合金，加入足量的氫氧化鈉溶液，測定生成氣體的體積．

點評：本題考查物質(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．