Question

12．現(xiàn)有一塊已知質(zhì)量為mg的鎂鋁合金，欲測(cè)定其中鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，幾位同學(xué)設(shè)計(jì)了以下幾種不同的實(shí)驗(yàn)方案：
方案Ⅰ：鎂鋁合金$\stackrel{足量NaOH溶液}{→}$過(guò)濾、洗滌、干燥→測(cè)定剩余固體質(zhì)量m₁g
方案Ⅱ：鎂鋁合金$\stackrel{足量鹽酸}{→}$生成氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為VL
方案Ⅲ：鎂鋁合金$\stackrel{足量鹽酸}{→}$溶液$\stackrel{足量NaOH溶液}{→}$過(guò)濾、洗滌、干燥→測(cè)定沉淀質(zhì)量m₂g
請(qǐng)回答以下問(wèn)題：
（1）上述方案能測(cè)定出鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的是A
A．都能                  B．Ⅰ不能，Ⅱ和Ⅲ能
C．Ⅱ不能，Ⅰ和Ⅲ能        D．Ⅰ和Ⅱ不能，Ⅲ能
（2）如果方案Ⅲ過(guò)濾得到沉淀沒(méi)有洗滌、干燥，測(cè)得鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)會(huì)偏�。ㄌ睢捌�大”、“偏小”或“無(wú)影響”）
（3）某同學(xué)綜合上述方案，設(shè)計(jì)如圖1所示的實(shí)驗(yàn)步驟，確定合金組成．

①用字母m、n表示合金中鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{5m-3n}{5m}$．
②若合金中Al的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為x，金屬總物質(zhì)的量為6mol，試在圖2中作出y隨x變化的曲線．當(dāng)y=7.5mol時(shí)，該合金中鎂鋁的原子數(shù)之比為1：1．

Answer 1

分析 （1）實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)Ⅰ：只有鋁與氫氧化鈉溶液反應(yīng)，生成氫氣，體現(xiàn)還原性，根據(jù)合金的質(zhì)量和氫氣的體積可求出鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)Ⅱ：Mg、Al均與鹽酸反應(yīng)，生成H₂，體現(xiàn)還原性，根據(jù)合金的質(zhì)量和氫氣的體積可求出鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)Ⅲ：Mg、Al與鹽酸反應(yīng)后，再加入過(guò)量NaOH溶液，Mg²⁺生成Mg（OH）₂沉淀，Al³⁺生成NaAlO₂溶液，根據(jù)Mg（OH）₂沉淀的質(zhì)量，可求出鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
（2）如果方案Ⅲ過(guò)濾得到沉淀沒(méi)有洗滌、干燥，則測(cè)得的Mg（OH）₂沉淀的質(zhì)量偏大，據(jù)此分析；
（3）①合金加入過(guò)量氫氧化鈉得到的沉淀為氫氧化鎂，灼燒后可得到氧化鎂，根據(jù)氧化鎂的質(zhì)量可知鎂的質(zhì)量，結(jié)合樣品的質(zhì)量則可知鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
②利用端值法判斷；
③當(dāng)y=8.5mol時(shí)，該合金是一種金屬互化物，設(shè)合金中Mg為m mol，Al為n mol，則m+n=7  m+1.5n=8.5，解得m=4，n=3．

解答 解：（1）實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)Ⅰ：只有鋁與氫氧化鈉溶液反應(yīng)，生成氫氣，體現(xiàn)還原性，根據(jù)合金的質(zhì)量和氫氣的體積可求出鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)Ⅱ：Mg、Al均與鹽酸反應(yīng)，生成H₂，體現(xiàn)還原性，根據(jù)合金的質(zhì)量和氫氣的體積可求出鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)Ⅲ：Mg、Al與鹽酸反應(yīng)后，再加入過(guò)量NaOH溶液，Mg²⁺生成Mg（OH）₂沉淀，Al³⁺生成NaAlO₂溶液，根據(jù)Mg（OH）₂沉淀的質(zhì)量，可求出鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，
所以上述三個(gè)方案都能測(cè)定出鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，故選A；
（2）如果方案Ⅲ過(guò)濾得到沉淀沒(méi)有洗滌、干燥，則測(cè)得的Mg（OH）₂沉淀的質(zhì)量偏大，所以測(cè)得鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)會(huì)偏大，即測(cè)得鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏小，
故答案為：偏�。�
（3 ）①合金加入過(guò)量氫氧化鈉得到的沉淀為氫氧化鎂，灼燒后可得到氧化鎂，根據(jù)氧化鎂的質(zhì)量ng，可知鎂的質(zhì)量為$\frac{24}{40}$×ng=0.6ng，所以鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{mg-0.6ng}{mg}$=$\frac{5m-3n}{5m}$，
故答案為：$\frac{5m-3n}{5m}$；
②Al的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為x，金屬總物質(zhì)的量為6mol，如x=0，則全被為鎂，6mol鎂反應(yīng)生成6mol氫氣，如x=1，則全被為鋁，則6mol鋁生成氫氣9mol，則圖象為，當(dāng)y=7.5mol時(shí)，該合金是一種金屬互化物，設(shè)合金中Mg為m mol，Al為n mol，則m+n=6  m+1.5n=7.5，解得m=3，n=3，所以該合金中鎂鋁的原子數(shù)之比為1：1，
故答案為：；1：1．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案的評(píng)價(jià)，涉及鎂和鋁的化學(xué)性質(zhì)、化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，物質(zhì)含量測(cè)定、化學(xué)計(jì)算等，掌握鎂和鋁的化學(xué)性質(zhì)是解題的關(guān)鍵，側(cè)重于考查學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰�和分析能力，注意根�?jù)物質(zhì)的性質(zhì)進(jìn)行判斷，題目難度中等．