Question

有四種質(zhì)量比可能相同或不同的鎂鋁合金樣品①②③④。甲、乙、丙、丁四同學(xué)各取一種樣品，進(jìn)行下列實(shí)驗(yàn)，測定合金中鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

（Ⅰ）甲取樣品①m₁ g和過量的氫氧化鈉溶液反應(yīng)，然后過濾；再往濾液中通入過量的二氧化碳?xì)怏w，將所得沉淀過濾、洗滌、烘干、灼燒，得到固體質(zhì)量仍為m₁ g。則樣品①合金中鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為_____________。

（Ⅱ）乙取樣品②m₂ g和足量的鹽酸反應(yīng)，然后滴加過量的氫氧化鈉溶液，將沉淀過濾、洗滌、烘干、灼燒，得到固體質(zhì)量仍為m₂ g。則樣品②合金中鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為_____________。

（Ⅲ）丙取樣品③m₃ g和足量的稀硫酸反應(yīng)，發(fā)現(xiàn)固體完全溶解，標(biāo)準(zhǔn)狀況下得到氣體體積為V L，則樣品③中m₃的取值范圍是____________________________________________。

（Ⅳ）丁取不同質(zhì)量的樣品④分別和30 mL同濃度的鹽酸反應(yīng)，所取合金質(zhì)量與產(chǎn)生氣體體積（標(biāo)準(zhǔn)狀況下測定）如下表所示：

實(shí)驗(yàn)序號(hào)	a	b	c
合金質(zhì)量/mg	510	765	918
氣體體積/mL	560	672	672

求：（1）該鹽酸的物質(zhì)的量濃度。

（2）樣品④中合金中鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

（3）在c組實(shí)驗(yàn)后，還需向容器中加入1.0 mol·L^-1的氫氧化鈉溶液多少毫升才能使剩余合金中的鋁恰好完全溶解？

Answer 1

（Ⅰ）47.06%

（Ⅱ）60%

（Ⅲ）0.80V＜m＜1.07V或27V/33.6＜m＜24V/22.4或9V/11.2＜m＜3V/2.8

（Ⅳ）（1）丙中鹽酸反應(yīng)完全，n(H₂)=0.672L/22.4 L·mol^-1=0.03 mol

則c(HCl)=0.03 mol×2/0.03 L=2.0 mol·L^-1

（2）設(shè)合金中Mg、Al的物質(zhì)的量分別為x、y，則有：

求得x=y=0.01 mol，則w（Mg）=［（0.01 mol×24 g·mol^-1）/0.510 g］×100%=47.06%

（3）根據(jù)HCl—NaCl和Al—NaAlO₂可知

n(NaCl)=n(HCl)=2.0 mol·L^-1×0.030 L=0.06 mol

n(NaAlO₂)=n(Al)=0.01 mol×918/510=0.018 mol

根據(jù)Na⁺守恒得：n(NaOH)=0.06 mol+0.018 mol=0.078 mol

所以V（NaOH）=0.078 mol/1.0 mol·L^-1=0.078 L=78 mL

c組實(shí)驗(yàn)后還需加入78 mL的氫氧化鈉溶液，才能使剩余合金中的鋁恰好完全溶解。（其他合理解法同樣給分）

解析：(Ⅰ)由題意MgAl合金質(zhì)量等于Al₂O₃質(zhì)量，故Mg質(zhì)量分?jǐn)?shù)為Al₂O₃中氧的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

（Ⅱ）Mg—Al合金質(zhì)量等于MgO的質(zhì)量，Mg的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為MgO中Mg的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

（Ⅲ）若全為Al,2Al — 3H₂

                      54       3

                      m₁    

m₁=

若全為Mg,Mg—H₂

               24   1

               m₁ 

m₁=

故＜m₁＜

（Ⅳ）(1)圖表知丙中HCl完全反應(yīng)根據(jù)HCl計(jì)算2HCl—H₂

（2）a中金屬不足,應(yīng)據(jù)a計(jì)算鎂、鋁質(zhì)量，設(shè)兩個(gè)未知數(shù)，質(zhì)量和為510 mg，產(chǎn)生H₂為560 mL解出Mg、Al物質(zhì)的量。

（3）根據(jù)原子守恒n(NaCl)=n(HCl)，n(NaAlO₂)=n(Al)，然后所有Na⁺均由NaOH提供，故n(NaOH)=n(HCl)+n(Al)。