题目内容
【题目】铝镁合金是飞机制造、化工生产等行业的重要材料.研究性学习小组的同学,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,设计了下列两种不同实验方案进行探究。填写下列空白:
[方案一]
[实验方案]将铝镁合金与足量NaOH溶液反应,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10.8g铝镁合金粉末样品,溶于体积为V、物质的量浓度为4.0molL-1NaOH溶液中,充分反应。则NaOH溶液的体积V≥___mL。
(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”、“偏低”或“无影响”)。
[方案二]
[实验方案]将铝镁合金与足量稀硫酸溶液反应,测定生成气体的体积。
[实验步骤]
(1)同学们拟选用如图1实验装置完成实验:
你认为最简易的装置其连接顺序是A接___接___接___(填接口字母,可不填满)。
(2)仔细分析实验装置后,同学们经讨论认为以下两点会引起较大误差:稀硫酸滴入锥形瓶中,即使不生成氢气,也会将瓶内空气排出,使所测氢气体积偏大;实验结束时,连接广口瓶和量筒的导管中有少量水存在,使所测氢气体积偏小。于是他们设计了如图2所示的实验装置。
①装置中导管a的作用是___。
②实验前后碱式滴定管中液面读数分别为V1mL、V2mL,则产生氢气的体积为___mL。
③若需确定产生氢气的量,还需测定的数据是___。
【答案】2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑ 97 偏高 E D G 保持分液漏斗内气体压强与锥形瓶内气体压强相等,打开分液漏斗活塞时稀硫酸能顺利滴下,滴入锥形瓶的稀硫酸体积等于进入分液漏斗的气体体积,从而消除由于加入稀硫酸引起的氢气体积误差 V1-V2 实验时的温度和压强
【解析】
方案一:(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;
方案二:(1)装置A中合金与稀硫酸反应生成氢气,氢气难溶于水,可以用排水法测定氢气的体积,其中盛水的试剂瓶导管一定要短进长出,增大压强将水排出,根据量筒中水的体积计算生成氢气的体积,为防止液体飞溅,量筒中导管需要伸入量筒底部。
方案一: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2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑;
(1)含镁为3%时,金属铝的含量最高,此时消耗的NaOH溶液体积最大,10.8g合金中铝的质量为,10.8g×(1-3%)=(10.8g×97%)g,NaOH溶液的浓度为4.0mol/L,则根据方程式可知其体积V==0.097L=97mL,故V(NaOH溶液)≥97mL,
(2)过滤得到的固体为镁,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,镁的质量分数偏高;
方案二:(1)根据分析可知最简易的装置连接顺序为:(A)接(E)、(D)接(G);
(2)①装置中导管a可以保持分液漏斗内气体压强与锥形瓶内气体压强相等,打开分液漏斗活塞时稀硫酸能顺利滴下,滴入锥形瓶的稀硫酸体积等于进入分液漏斗的气体体积,从而消除由于加入稀硫酸引起的氢气体积误差;
②滴定管的零刻度在上方,两次的体积之差为测定的氢气的体积,收集氢气后滴定管内液面读数减小,所以测定氢气的体积为V1-V2;
③由于气体受温度和压强的影响较大,若要确定气体的物质的量,必须知道实验时的温度和压强。
【题目】某学生为了探究锌与盐酸反应过程中的速率变化,他在100mL某浓度的稀盐酸中加入足量的锌粉,用排水集气法收集反应放出的氢气,实验记录如下(累计值,体积已换算成标准状态):
时间(min) | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
氢气体积(mL) | 0 | 50 | 120 | 232 | 290 | 310 |
(1)2~3min段的反应速率比1~2min段的反应速率__________(填“块”或“慢”),原因是______;
(2)求2~3min段以HCl的浓度变化来表示的平均反应速率(设溶液体积不变)____________;
(3)如果反应太激烈,为了减缓反应速率而又不减少产生氢气的量,可以在盐酸中分别加入等体积的下列溶液,你认为可行的是(填编号)____________。
A.蒸馏水 B.NaCl溶液 C.Na2CO3溶液 D.CuSO4溶液