题目内容

3．合金已成为飞机制造、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（不含其它元素）中镁的质量分数，设计下列两种不同实验方案进行探究．填写下列空白．
【实验方案一】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2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑
【实验步骤】
（1）称取5.4g铝镁合金粉末样品，溶于VmL 2.0mol/LNaOH溶液中，充分反应．则NaOH溶液的体积V≥97mL．
（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偏高（填“偏高”、“偏低”或“无影响”）．
【实验方案二】
将铝镁合金与足量稀硫酸溶液反应，测定生成气体在通常状况（约20℃，1.01105Pa）的体积．
【问题讨论】
（3）同学们拟选用图1实验装置完成实验：

①你认为最简易的装置其连接顺序是：A接E接D接G（填接口字母，可不填满．）
②实验开始时，先打开分液漏斗上口的玻璃塞，再轻轻打开其活塞，一会儿后稀硫酸也不能顺利滴入锥形瓶．请你帮助分析原因．镁、铝与稀硫酸反应放热且生成气体，使锥形瓶中气体压强变大．
③实验结束时，在读取测量实验中生成氢气的体积时，你认为合理的是ACD．
A．待实验装置冷却后再读数
B．上下移动量筒F，使其中液面与广口瓶中液面相平
C．上下移动量筒G，使其中液面与广口瓶中液面相平
D．视线与凹液面的最低点水平，读取量筒中水的体积
（4）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．于是他们设计了图2所示的实验装置．
①装置中导管a的作用是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V1-V2mL．

分析 方案一：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；
方案二：（1）①装置的组装顺序：合金与水反应，用排水量气法测定氢气的体积，其中盛水的试剂瓶导管一定要短进长出，增大压强原理将水排出，量筒中水的体积就是生成氢气的体积，量筒内导管应伸入量筒底部；
②镁、铝与稀硫酸反应放热且生成气体，使锥形瓶中气体压强变大；
③反应放热导致氢气的温度偏高，故应冷却后再进行读取氢气的体积，读取实验中生成氢气的体积时上下移动量筒，使其中液面与广口瓶中液面相平，视线与凹液面的最低点水平读取氢气的体积；
（2）①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滴定管的数值零刻度在上方，两次的体积之差为测定的氢气的体积（注意应保持干燥管与滴定管内液面等高），收集氢气后滴定管内液面上升，读数减小．

解答 解：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↑；
故答案为：2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑；
（1）含镁为3%时，金属铝的含量最高，5.4g合金中铝的质量为，5.4g×（1-3%）=5.4×97%g，则：
       2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑
      54g   2mol 
5.4g×97%g   V×10-3L×2.0mol/L
所以54g：（5.4g×97%g）=2mol：（V×10-3L×2.0mol/L），解得：V=97，故V（NaOH溶液）≥97mL；
故答案为：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，镁的质量分数偏高，故答案为：偏高；
方案二：（1）①装置的组装顺序：合金与水反应，用排水量气法测定氢气的体积，其中盛水的试剂瓶导管一定要短进长出，利用增大压强原理将水排出，量筒中水的体积就是生成氢气的体积，量筒内导管应伸入量筒底部，故连接顺序为：（A）接（E）（D）接（G）；
故答案为：E；D；G；
②镁、铝与稀硫酸反应放热且生成气体，使锥形瓶中气体压强变大，导致硫酸不能顺利滴入锥形瓶；
故答案为：镁、铝与稀硫酸反应放热且生成气体，使锥形瓶中气体压强变大；
③反应放热导致氢气的温度偏高，故应冷却后再进行读取氢气的体积，读取实验中生成氢气的体积时上下移动量筒，使其中液面与广口瓶中液面相平，视线与凹液面的最低点水平读取氢气的体积；
故选ACD；
（2）①装置中导管a的作用是：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；
故答案为：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滴定管的数值零刻度在上方，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，故测定氢气的体积为V1-V2；
故答案为：V1-V2．

点评 本题考查物质含量的测定、对实验原理与装置的理解、实验方案设计等，难度中等，理解实验原理是解题的关键，是对知识的综合考查，需要学生具有知识的基础与综合运用知识分析问题、解决问题的能力．

练习册系列答案
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13．下列反应中，反应后固体物质比反应前增重的是（　　）
A．氢气通过灼热的CuO粉末B．二氧化碳通过Na2O2粉末
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14．铜和浓硫酸发生反应的化学方程式为：
Cu+2H2SO4（浓）?CuSO4+SO2↑+2H2O
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11．用下列装置制备、收集二氧化氮气体，并探究其性质．

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18．天然气（主要成分甲烷）含有少量含硫化合物[硫化氢、羰基硫（COS）、乙硫醇（C2H5SH）]，可以用氢氧化钠溶液洗涤除去．
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（2）下列说法正确的是bd．
a．乙硫醇的相对分子质量大于乙醇，故其沸点更高
b．同温度同浓度下Na2CO3溶液的pH大于Na2SO4溶液，说明硫元素非金属性强于碳元素
c．H2S分子和CO2都是极性分子，因为它们都是直线形分子
d．由于乙基的影响，乙硫醇的酸性弱于H2S
（3）羰基硫用氢氧化钠溶液处理及利用的过程如下（部分产物已略去）：
COS$→_{I}^{NaOH溶液}$Na2S溶液$→_{Ⅱ}^{△}$X溶液+H2
①反应I除生成两种正盐外，还有水生成，其化学方程式为COS+4NaOH=Na2S+Na2CO3+2H2O．
②已知X溶液中硫元素的主要存在形式为S2O32-，则Ⅱ中主要反应的离子方程式为2S2-+5H2O=S2O32-+4H2↑+2OH-．
③如图是反应Ⅱ中，在不同反应温度下，反应时间与H2产量的关系图（Na2S初始含量为3mmo1）．
a．判断T1、T2、T3的大小：T1＞T2＞T3；
b．在T1温度下，充分反应后，若X溶液中除S2O32-外，还有因发生副反应而同时产生的SO42-，则溶液中c（S2O32-）：c（SO42-）=5：2．
8．已知：
Ⅰ．A是衡量一个国家石油化工发展水平的标志．
Ⅱ．H为苯的同系物；在相同的条件下，其气体对H2的相对密度为46；其核磁共振氢谱有4个峰，峰面积之比为1：2：2：3．

Ⅲ．
Ⅳ．C物质苯环上的一卤代物只有两种．

回答下列问题：
（1）B的名称是1，2-二溴乙烷．
（2）D的结构简式是．
（3）反应⑥的反应类型是加聚反应．
（4）写出反应⑤的化学方程式．
回答下列问题：
（1）A的官能团的名称为碳碳双键，B的名称是1，2-二溴乙烷．
（2）D的结构简式是；．
（3）反应⑥的反应类型是加聚反应．
（4）写出反应⑤的化学方程式．
（5）分子中具有苯环，苯环上有两个取代基，且能与NaHCO3溶液反应的E的同分异构体5种（不包含E），写出其中一种同分异构体的结构简式．
15．根据下图所示装置回答下列问题．

（1）甲池是原电池装置，其中OH-移向CH3OH极（填“CH3OH”或“O2”）
（2）写出通入CH3OH的电极的电极反应式是CH3OH-6e-+8OH-═6H2O+CO32-．
（3）向乙池两电极附近滴加适量紫色石蕊试液，附近变红的电极为A极（填“A”或“B”），并写出此电极的电极反应式4OH--4e-=O2↑+2H2O．
（4）乙池中总反应的离子方程式为4Ag++2H2O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$4Ag+O2↑+4H+．
（5）当乙池中B（Ag）极的质量增加4.32g时，乙池的pH是1（忽略AgNO3溶液的水解，若此时乙池中溶液的体积为400mL）；此时丙池某电极析出1.28g某金属，则丙中的某盐溶液可能是（填序号）B．
A．MgSO4      B．CuSO4      C．NaCl        D．AgNO3．
12．现有含NaCl、Na2SO4和NaNO3的混合溶液，选择适当的试剂将其转化为相应的沉淀或固体，从而实现Cl-、SO${\;}_{4}^{2-}$和NO${\;}_{3}^{-}$的相互分离．相应的实验过程可用如图表示：

（1）写出下列物质的化学式：试剂1Ba（NO3）2，试剂2AgNO3，试剂4HNO3，沉淀CAg2CO3、BaCO3，．
（2）加入过量试剂3的目的是除去溶液中过量的Ag+、Ba2+．
（3）在加入试剂4后，获得固体D的实验操作1分别是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤（填操作名称）．
13．由碳、氢、氧三种元素组成的某有机物，分子中共含有10个原子，其核外共有32个电子，1mol该有机物在氧气中完全燃烧时需要4molO2．回答：
（1）通过计算确定该有机物的分子式．
（2）若该有机物能发生银镜反应，则其结构简式是CH3CH2CHO．
（3）若该有机物可使溴水褪色，但不发生银镜反应，取0.2mol该有机物与足量钠反应，能产生2.24LH2（标况），则该有机物的结构简式可能是CH2=CHCH2OH．

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