Question

17．鎂鋁合金已成為輪船制造、化工生產(chǎn)、機(jī)械制造等行業(yè)的重要原材料．為測(cè)定一鎂鋁合金樣品中鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，課外興趣小組同學(xué)設(shè)計(jì)了下列三個(gè)實(shí)驗(yàn)方案．根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)方案回答下列問(wèn)題．
（1）寫(xiě)出方案一“反應(yīng)Ⅱ”中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式：Mg²⁺+2OH^-=Mg（OH）₂↓，Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O．
（2）方案二與方案三產(chǎn)生的氣體體積不同．現(xiàn)測(cè)得兩方案氣體體積相差224mL（折算成標(biāo)準(zhǔn)狀況）．試計(jì)算合金中鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．
（3）若方案三中，取用NaOH溶液的體積為50mL，則該NaOH溶液的物質(zhì)的量濃度至少是2mol/L．

Answer 1

分析 （1）鎂鋁合金樣品與足量的鹽酸反應(yīng)生成氯化鎂和氯化鋁溶液，再加過(guò)量的氫氧化鈉溶液，生成氫氧化鎂沉淀和偏鋁酸鈉溶液；
（2）根據(jù)電子得失守恒可知，鎂鋁合金樣品中的鋁與酸反應(yīng)和與堿反應(yīng)產(chǎn)生的氫氣相等，所以在方案二與方案三中，產(chǎn)生的氣體體積不同的部分是因?yàn)殒V與酸產(chǎn)生氫氣，而與堿不反應(yīng)，所以相差224mL的氫氣即為鎂與酸反應(yīng)產(chǎn)生成的氫氣，據(jù)此可計(jì)算出鎂的質(zhì)量，進(jìn)而確定鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
（3）由（2）的計(jì)算可知2.94g樣品中鎂的質(zhì)量，則可計(jì)算出鋁的質(zhì)量，根據(jù)鋁與氫氧化鈉反應(yīng)的方程式可計(jì)算出氫氧化鈉的物質(zhì)的量，進(jìn)而確定NaOH溶液的物質(zhì)的量濃度；

解答 解：（1）鎂鋁合金樣品與足量的鹽酸反應(yīng)生成氯化鎂和氯化鋁溶液，再加過(guò)量的氫氧化鈉溶液，生成氫氧化鎂沉淀和偏鋁酸鈉溶液，所以反應(yīng)Ⅱ中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為Mg²⁺+2OH^-=Mg（OH）₂↓，Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O，
故答案為：Mg²⁺+2OH^-=Mg（OH）₂↓，Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O；
（2）根據(jù)電子得失守恒可知，鎂鋁合金樣品中的鋁與酸反應(yīng)和與堿反應(yīng)產(chǎn)生的氫氣相等，所以在方案二與方案三中，產(chǎn)生的氣體體積不同的部分是因?yàn)殒V與酸產(chǎn)生氫氣，而與堿不反應(yīng)，所以相差224mL即0.01mol的氫氣即為鎂與酸反應(yīng)產(chǎn)生成的氫氣，根據(jù)反應(yīng)Mg+2H⁺=Mg²⁺+H₂↑可知鎂的質(zhì)量為24g/mol×0.01mol=0.24g，所以鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{0.24g}{2.94g}$×100%=8.16%，
故答案為：8.16%；
（3）由（2）的計(jì)算可知2.94g樣品中鎂的質(zhì)量為0.24g，所以樣品中鋁的質(zhì)量為2.94g-0.24g=2.7g，其物質(zhì)的量為0.1mol，根據(jù)反應(yīng)2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+H₂↑可知，氫氧化鈉的物質(zhì)的量為0.1mol，所以NaOH溶液的物質(zhì)的量濃度為$\frac{0.1mol}{0.05L}$=2mol/L，
故答案為：2mol/L．

點(diǎn)評(píng) 本題考查鎂和鋁的化學(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，難度中等，掌握鎂和鋁的化學(xué)性質(zhì)是解題的關(guān)鍵．