Question

15．鎂、鋁是常見的兩種金屬，它們組成合金是現(xiàn)代科技的重要材料．
I、鎂的金屬性比鋁的更強(qiáng)．
（1）請從原子結(jié)構(gòu)的角度解釋鎂的金屬性比鋁強(qiáng)的原因．答：鎂鋁原子核外電子層數(shù)相同，與鋁相比，鎂原子半徑更大，失去電子能力更強(qiáng)．
II、現(xiàn)有四塊相同的鎂鋁合金（假設(shè)質(zhì)量均為Xg）．為測定該合金中鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，四個(gè)同學(xué)各取一塊合金，并按下述四種不同的方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：
甲：將合金溶于足量的鹽酸，測得生成氣體的體積為VL（標(biāo)況下）；
乙：將合金溶于足量的NaOH溶液中，測得剩余固體的質(zhì)量為Yg；
丙：將合金溶于足量的鹽酸，再加入足量的NaOH溶液后過濾，測得沉淀質(zhì)量為Zg；
�。簩⒑辖鹑苡谧懔康柠}酸，再加入足量的氨水后過濾，測得沉淀質(zhì)量為Wg；
（2）乙方案中反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+H₂↑．
（3）四種方案中，可測出合金中鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的是甲、乙、丙、�。ㄌ顚�(shí)驗(yàn)方案代號）．
（4）選擇一種可測出合金中鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的方案，并利用相關(guān)量，計(jì)算該合金中鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，并填入下表中：

你選擇的方案	合金中鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)
甲或乙或丙或丁	$\frac{3.214V}{X}-3$或$\frac{X-Y}{X}$或$\frac{29X-12Z}{29X}$或$\frac{36W-87X}{17X}$

（5）方案乙中，浸泡于氫氧化鈉溶液中的合金與氫氧化鈉溶液構(gòu)成了原電池．對于該原電池，其負(fù)極的電極反應(yīng)式為2Al+8OH^--6e^-=2AlO₂^-+4H₂O．

Answer 1

分析 Ⅰ．（1）鎂的原子半徑比鋁大，易失去電子；
Ⅱ．甲：鎂、鋁都可與鹽酸反應(yīng)生成氫氣，根據(jù)氫氣的體積和合金的質(zhì)量可列方程式組計(jì)算；
乙：只有鋁與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成氫氣，剩余固體為鎂；
丙：，測得沉淀質(zhì)量為Zg，為氫氧化鎂的質(zhì)量，可確定鎂的質(zhì)量，進(jìn)而計(jì)算鋁的含量；
�。簻y得沉淀質(zhì)量為Wg，為氫氧化鎂和氫氧化鋁的質(zhì)量，結(jié)合鎂、鋁的質(zhì)量可列方程式計(jì)算含量．以此解答該題．

解答 解：Ⅰ．（1）鎂、鋁位于周期表相同周期，原子核外電子層數(shù)相同，與鋁相比，鎂原子半徑更大，失去電子能力更強(qiáng)，
故答案為：鎂鋁原子核外電子層數(shù)相同，與鋁相比，鎂原子半徑更大，失去電子能力更強(qiáng)；
Ⅱ．甲：鎂、鋁都可與鹽酸反應(yīng)生成氫氣，根據(jù)氫氣的體積和合金的質(zhì)量可列方程式組計(jì)算；
乙：只有鋁與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成氫氣，剩余固體為鎂；
丙：，測得沉淀質(zhì)量為Zg，為氫氧化鎂的質(zhì)量，可確定鎂的質(zhì)量，進(jìn)而計(jì)算鋁的含量；
�。簻y得沉淀質(zhì)量為Wg，為氫氧化鎂和氫氧化鋁的質(zhì)量，結(jié)合鎂、鋁的質(zhì)量可列方程式計(jì)算含量．
（2）鋁與氫氧化鈉反應(yīng)生成偏鋁酸鈉和氫氣，反應(yīng)的方程式為2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+H₂↑，故答案為：2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+H₂↑；
（3）由以上分析可知，四種方案都可用于測量鋁的含量，故答案為：甲、乙、丙、��；
（4）設(shè)合金中含有xmolMg、ymolAl，則
甲：鎂、鋁都可與鹽酸反應(yīng)生成氫氣，可得$\left\{\begin{array}{l}{24x+27y=Xg}\\{x+1.5y=\frac{V}{22.4}}\end{array}\right.$，該合金中鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{3.214V}{X}-3$；
乙：只有鋁與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成氫氣，剩余固體為鎂，則m（Ng）=Yg，m（Al）=（X-Y）g，鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{X-Y}{X}$；
丙：測得沉淀質(zhì)量為Zg，為氫氧化鎂的質(zhì)量，即m（Mg（OH）₂）=Zg，則m（Mg）=$\frac{24Z}{58}$g，m（Al）=（X-$\frac{24Z}{58}$）g，鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{29X-12Z}{29X}$；
�。簻y得沉淀質(zhì)量為Wg，為氫氧化鎂和氫氧化鋁的質(zhì)量，則$\left\{\begin{array}{l}{24x+27y=X}\\{58x+78y=W}\end{array}\right.$，解之得鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{36W-87X}{17X}$．
故答案為：甲或乙或丙或�。�$\frac{3.214V}{X}-3$或$\frac{X-Y}{X}$或$\frac{29X-12Z}{29X}$或$\frac{36W-87X}{17X}$；
（5）鎂比鋁活潑，但由于鎂和氫氧化鈉溶液不反應(yīng)，而鋁和氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成偏鋁酸鈉和氫氣，則鋁為負(fù)極，鎂為正極，負(fù)極反應(yīng)為2Al+8OH^--6e^-=2AlO₂^-+4H₂O，故答案為：2Al+8OH^--6e^-=2AlO₂^-+4H₂O．

點(diǎn)評 本題綜合考查物質(zhì)的含量測定以及鎂、鋁的性質(zhì)，為高頻考點(diǎn)，側(cè)重于學(xué)生的分析、計(jì)算和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目疾�，注意把握�?shí)驗(yàn)的原理，難度中等．