Question

鋁鎂合金已成為輪船制造、化工生產(chǎn)等行業(yè)的重要材料．研究性學(xué)習(xí)小組的三位同學(xué)，為測(cè)定某含鎂3%一5%的鋁鎂合金（不含其它元素）中鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，設(shè)計(jì)下列兩種不同實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行探究．請(qǐng)?zhí)顚?xiě)下列空白．
探究一：（1）實(shí)驗(yàn)方案：鋁鎂合金

NaOH溶液

測(cè)定剩余固體質(zhì)量，實(shí)驗(yàn)中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是

 

；
（2）實(shí)驗(yàn)步驟：
①稱取5.4g鋁鎂合金粉末樣品，投入盛有V mL 2.0mol?L^-1NaOH溶液的燒杯中，充分反應(yīng)，要想達(dá)到預(yù)期實(shí)驗(yàn)?zāi)康模瑒tNaOH溶液的體積V≥

 

；
②過(guò)濾、洗滌、干燥、稱量固體．該步驟中若未洗滌固體，測(cè)得鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)將

 

（填“偏高”、“偏低”或“無(wú)影響”）
探究二：實(shí)驗(yàn)方案：鋁鎂合金

鹽酸

測(cè)定生成氣體的體積
實(shí)驗(yàn)步驟：①連接好實(shí)驗(yàn)裝置（如圖）并檢查氣密性；
②在A試管中加入5.4g鎂鋁合金，逐滴滴入稀鹽酸至不再產(chǎn)生氣體；
③冷卻并恢復(fù)至室溫；
④調(diào)節(jié)量氣管C的高度，使B、C裝置中液面持平后平視讀數(shù)，量氣管內(nèi)
液體上升的體積即生成的氣體體積，V（氣體）=6496mL．（已換算成標(biāo)況）
（3）合金中鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=

 

%（計(jì)算結(jié)果保留一位小數(shù)）
（4）如果沒(méi)有步驟③，測(cè)得鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)將

 

（“偏高”、“偏低”或“無(wú)影響”）

Answer 1

考點(diǎn)：探究物質(zhì)的組成或測(cè)量物質(zhì)的含量

專題：實(shí)驗(yàn)探究和數(shù)據(jù)處理題

分析：（1）鋁與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成偏鋁酸鈉與氫氣；
（2）①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；
（3）可以依據(jù)合金與鹽酸反應(yīng)生成的氫氣，測(cè)定氫氣體積來(lái)計(jì)算鎂和鋁的質(zhì)量，得到鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
（4）如果沒(méi)有步驟③，冷卻并恢復(fù)至室溫，測(cè)定氣體體積會(huì)增大，結(jié)合計(jì)算過(guò)程分析判斷，測(cè)得鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)將減�。�

解答： 解：（1）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↑；
（2）①含鎂為3%時(shí)，金屬鋁的含量最高，5.4g合金中鋁的質(zhì)量為，5.4g×（1-3%）=5.4×97%g，則：
2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑
54g 2mol
5.4g×97% V×10^-3L×2.0mol/L
所以54g：（5.4g×97%）=2mol：（V×10^-3L×2.0mol/L），解得：V=97，故V（NaOH溶液）≥97mL，故答案為：97mL；
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，鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏高，故答案為：偏高；
（3）依據(jù)合金與鹽酸反應(yīng)生成的氫氣，測(cè)定氫氣體積來(lái)計(jì)算鋁和鎂的質(zhì)量得到鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，設(shè)鎂物質(zhì)的量為x，鋁物質(zhì)的量為y，
24x+27y=5.4g
x+1.5y=

6.496L

22.4/mol

=0.29
x=0.03mol
y=0.173mol
鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=

0.03mol×24g×/mol

5.4g

×100%=13.3%，
故答案為：13.3；
（4）依據(jù)上述技術(shù)可知，如果沒(méi)有步驟③，氣體體積增大，計(jì)算得到鋁物質(zhì)的量增大，鎂物質(zhì)的量減小，所以測(cè)定鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏低，故答案為：偏低．

點(diǎn)評(píng)：本題主要考查物質(zhì)含量的測(cè)定、對(duì)實(shí)驗(yàn)原理與裝置的理解、實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)等，難度中等，理解實(shí)驗(yàn)原理是解題的關(guān)鍵，是對(duì)知識(shí)的綜合考查，需要學(xué)生具有知識(shí)的基礎(chǔ)與綜合運(yùn)用知識(shí)分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力．