Question

【题目】铝镁合金已成为轮船制造、化工生产等行业的重要材料。某研究性学习小组的三位同学，为测定某含镁3%～5%的铝镁合金(不含其他元素)中镁的质量分数，设计下列三种不同实验方案进行探究。填写下列空白。

探究一

实验方案：铝镁合金测定剩余固体质量。实验中发生反应的化学方程式是_______________________________________。

实验步骤：

(1)称取5.4 g铝镁合金粉末样品，投入V mL 2.0 mol/L NaOH溶液中，充分反应。为保证合金充分反应，NaOH溶液的体积V≥________。

(2)过滤、洗涤、干燥、称量固体。该步骤中若未洗涤固体，测得镁的质量分数将________(填“偏高”或“偏低”)。

探究二

实验方案：铝镁合金测定生成气体的体积(实验装置如图所示，)，问题讨论：

(1)某同学提出该实验装置不够完善，应在A、B之间添加一个干燥、除酸雾的装置。你的意见是________(填“需要”或“不需要”)。

(2)为使测定结果尽可能精确，实验中应注意的问题是(写出两点)：

①______________________________________，

②______________________________________。

探究三

实验方案：称量x g铝镁合金粉末，放在装有足量氧气的容器中惰性电热板上，通电使其充分灼烧。

问题讨论：

(1)欲计算Mg的质量分数，该实验中还需测定的数据是__________________。

(2)若用空气代替O2进行实验，对测定结果是否有影响？________(填“是”或“否”)。

Answer 1

【答案】2H2O+2Al+2NaOH==2NaAlO2+3H2 ↑ V≥97ml 偏大 不需要 冷却至室温再读数 读数时，使量气管左右液面相齐平 充分灼烧后固体粉末的质量 是

【解析】

探究一：铝与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠与氢气；

（1）镁的质量分数最小时，金属铝的质量最大，需要的氢氧化钠溶液最多，实际需要氢氧化钠溶液的体积应大于或等于最大值，据此计算；

（2）镁上会附着偏铝酸钠等物质，未洗涤导致测定的镁的质量偏大；

探究二：（1）氯化氢极易溶于水，挥发的氯化氢不影响氢气体积的测定结果，所以不需要加除酸雾装置；

（2）装置的气密性、合金是否完全溶解（或加入足量盐酸，或调整量气管C的高度，使C中液面与B液面相平，待冷却至室温再读体积）等会影响测定结果；

探究三：（1）Mg、Al都能够与氧气发生反应生成氧化物；

（2）用空气代替O2进行实验，发生反应：3Mg+N2Mg3N2，2Mg+CO22MgO+C，测定生成固体的质量变大。

探究一:铝与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠与氢气，反应方程式为: 2H2O+2Al+2NaOH==2NaAlO2+3H2 ↑；
因此，本题正确答案是:2H2O+2Al+2NaOH==2NaAlO2+3H2 ↑。

（1）含镁为3%时，金属铝的含量最高，5.4 g铝镁合金粉末样品中铝的质量为：5.4×（1-3%）=5.4×97%g；根据2H2O+2Al+2NaOH==2NaAlO2+3H2反应可知，2Al----2NaOH，所以54/2=5.4×97%/n(NaOH)，n(NaOH)=0.194mol，需要NaOH溶液的体积V=0.194 mol/2.0 mol/L=0.097L=97mL；为保证合金充分反应，NaOH溶液的体积V≥97mL；

综上所述，本题答案是：V≥97mL。

（2）镁上会附着偏铝酸钠等物质,未洗涤导致测定的镁的质量偏大,镁的质量分数偏大；
因此，本题正确答案是:偏大。
探究二:（1）因为氯化氢极易溶于水,挥发的氯化氢不影响氢气体积的测定结果,所以不需要加除酸雾装置；
因此，本题正确答案是:不需要。
（2）反应中装置的气密性、合金是否完全溶解、量气装置的使用都会影响测定结果；因此为使测定结果尽可能精确，实验中应注意的问题是：检查装置的气密性，合金完全溶解(或加入足量盐酸,或调整量气管C的高度,使C中液面与B液面相平,待冷却至室温再读体积等合理答案)；

综上所述，本题答案是：冷却至室温再读数；读数时，使量气管左右液面相齐平。

探究三（1） Mg、Al均与氧气反应，生成金属氧化物，则还需测定生成物的质量，才能计算出Mg的质量分数；
综上所述，本题答案是：充分灼烧后固体粉末的质量。

（2）若用空气代替O2进行实验，发生反应：3Mg+N2Mg3N2，2Mg+CO22MgO+C，测定生成固体的质量变大，则镁的质量分数偏高；所以若用空气代替O2进行实验，对测定结果是有影响；

综上所述，本题答案是：是。