题目内容

9．为测定某含铝镁合金（不含其它元素）中镁的质量分数，研究性学习小组的三位同学，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：铝镁合金与烧碱溶液反应，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，投入amL2.0mol/LNaOH溶液中充分反应．则a≥100；
（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”或“偏低”）．
【探究二】
实验方案：铝镁合金与盐酸反应，测定生成气体的体积．实验装置如图1：
问题讨论：
（3）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：不需要（填“需要”或“不需要”）．
（4）为使测定结果尽可能精确，读数时应注意的问题是（写出两点）：①待冷却至室温再读体积，调整量气管C的高度，使C中液面与B液面相平②视线与凹液面最低处相切，平视读数等
【探究三】
实验方案：称量x g铝镁合金粉末，放在如图2所示装置的惰性电热板上，通电使其充分灼烧．
问题讨论：
（5）该实验中还需测定的数据是灼烧后固体的质量
（6）用O2而不用空气的理由是氮气会与镁反应生成氮化镁．

分析 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：（3）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，所以不需要加除雾装置；
（4）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，视线与凹液面最低处相切，平视读数等；
探究三：（5）Mg、Al都能够与氧气化学反应生成氧化物；
（6）用空气代替O2进行实验，发生反应：3Mg+N2$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$Mg3N2，2Mg+CO2$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2MgO+C，测定生成固体的质量变大．

解答 解：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2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑，故答案为：2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑；
（1）含镁为0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    a×10-3L×2.0mol/L
所以54g：5.4g=2mol：（a×10-3L×2.0mol/L），
解得：a=100mL，
故a（NaOH溶液）≥100mL；
故答案为：100；
（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；
探究二：（3）由于氯化氢极易溶于水，挥发的氯化氢不影响氢气体积的测定结果，所以不需要加除雾装置，故答案为：不需要；
（4）为使测定结果尽可能精确，读数时应注意的问题是，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，视线与凹液面最低处相切，平视读数等，故答案为：待冷却至室温再读体积，调整量气管C的高度，使C中液面与B液面相平；视线与凹液面最低处相切，平视读数等；
【探究三】：
（5）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，该实验中还需测定的数据是：灼烧后固体的质量，故答案为：灼烧后固体的质量；
（6）若用空气代替O2进行实验，发生反应：3Mg+N2 $\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$Mg3N2，2Mg+CO2 $\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2MgO+C，氮气会与镁反应生成氮化镁，测定生成固体的质量变大，则镁的质量分数偏高，故答案为：氮气会与镁反应生成氮化镁．

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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