Question

【題目】為測定鎂鋁合金（不含其它元素）中鋁的質量分數(shù)，甲乙兩個學習小組設計了下列二種不同的實驗方案進行探究。請回答下列問題：

（一）甲組：實驗方案：鎂鋁合金測定剩余固體質量

實驗步驟：

①稱量：托盤天平稱量2.7g鎂鋁合金粉末

②溶解：將①中藥品加入燒杯中，用量筒量取至少_____mL 1mol/L NaOH 溶液加入燒杯中，不斷攪拌，充分反應

③過濾：

④洗滌：若未對過濾所得固體進行洗滌，測得鋁的質量分數(shù)將_____（填“偏高”、“偏低”或“不變”），證明固體已洗滌干凈的方法為_________________________

⑤干燥、稱量剩余固體

（二）乙組：

實驗裝置如圖，實驗步驟如下：

①按圖連接好裝置；

②稱取兩份質量均為0.3g 的鎂鋁合金樣品粉末，分別放入A裝置左右兩個管中，向B裝置中加入一定量的水，把裝置A、B的膠塞塞好，然后調節(jié)C的高度使B和C中的液面相平，記錄下此時的體積為112 mL；

③通過注射器的針頭向裝置A左側管中注入足量的稀鹽酸，等不再有氣泡產(chǎn)生時，調節(jié)裝置C的高度，使B和C中的液面相平時記錄下此時的體積為448mL；

④通過另一針頭向裝置A右側管中加入足量的稀NaOH溶液，等不再有氣泡產(chǎn)生時，調節(jié)裝置C的高度，使B和C中的液面相平時記錄下此時的體積為672mL。

問題和討論：

（1）上述實驗步驟①和②之間必須加一步________的操作，具體方法為________________________。

（2）為使氣體體積測定結果不至于引起很大偏差，除了應注意使B和C中的液面相平外，在反應完全后至讀數(shù)之前，還需要注意的關鍵問題是（有幾點寫幾點）_______。

（3）計算合金中鋁的質量分數(shù)時，是否需要將氣體體積折算為標準狀況的體積____，試根據(jù)題中數(shù)據(jù)計算出合金中鋁的質量分數(shù)為______。

Answer 1

【答案】100 偏低 取最后一次洗滌液逐滴滴加稀鹽酸至過量，若滴加過程中始終無沉淀生成說明洗滌干凈 檢查裝置的氣密性 向C中加入一定量的水，然后提高C使C中液面高于B，靜置一會兒，若液面不發(fā)生變化說明氣密性良好 冷卻到室溫，平視讀數(shù) 否 60%

【解析】

（一）若2.7g合金全部是Al，Al與氫氧化鈉溶液的反應為2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑，Al的物質的量是0.1mol，則需要氫氧化鈉物質的量也是0.1mol，需要1mol/LNaOH溶液的體積為100mL；剩余固體為Mg，若不洗滌，則Mg的質量偏大，則Al的質量偏小，所以Al的質量分數(shù)偏低；Al與氫氧化鈉溶液反應生成偏鋁酸鈉和氫氣，則Mg固體可能含有偏鋁酸根離子，所以證明Mg固體洗滌干凈即證明固體中不含偏鋁酸根離子，所以取最后一次洗滌液逐滴滴加稀鹽酸至過量，若滴加過程中始終無沉淀生成說明洗滌干凈。

（二）（1）上述實驗步驟①和②之間必須加一步是檢查裝置的氣密性，產(chǎn)生氣體的裝置必須先檢查裝置的氣密性再裝藥品；利用壓強的原理進行判斷，方法是：向C中加入一定量的水，然后提高C使C中液面高于B，靜置一會兒，若液面不發(fā)生變化說明氣密性良好；

（2）該組實驗利用產(chǎn)生氫氣的體積來計算合金中金屬的質量分數(shù)，金屬與酸的反應是放熱反應，溫度升高，會影響C裝置的讀數(shù)，所以在反應完全后至讀數(shù)之前，還需要注意的關鍵問題是冷卻到室溫，平視讀數(shù)；

（3）設合金中Mg、Al的物質的量分別為x、y，則24g/molx+27g/moly=0.3g，生成氫氣的物質的量之比等于體積之比，所以不需要將氫氣的體積折算為標準狀況；根據(jù)題意Al與氫氧化鈉反應產(chǎn)生氫氣的體積為672mL-448mL=224mL，Mg與Al和稀鹽酸反應產(chǎn)生氫氣的體積是448mL-112mL=336mL，等質量的Al與稀鹽酸和NaOH溶液反應放出的H2相等，則Mg與鹽酸反應產(chǎn)生氫氣的體積為336mL-224mL=112mL，根據(jù)2Al～3H2，Mg～H2，所以x：=112mL：224mL=1：2，解得x=0.005mol，則Mg的質量是0.005mol×24g/mol=0.12g，所以Al的質量是0.3g-0.12g=0.18g，則Al的質量分數(shù)是×100%=60%。