Question

铝镁合金已成为轮船制造、化工生产等行业的重要材料。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^-1NaOH溶液中，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：

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，放在如下图所示装置的惰性电热板上，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”）。

［实验拓展］

参照探究一、探究二的实验方案，请你另设计一个实验方案，测定该铝镁合金中镁的质量分数。

____________________________________________________________________。

Answer 1

［探究一］2Al+2NaOH+2H₂O====2NaAlO₂+3H₂↑

(1)97 mL  (2)偏高

［探究二］（1）不需要

（2）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液面相平等合理答案）

［探究三］（1）灼烧后固体的质量

（2）是

［实验拓展］铝镁合金溶液测定固体质量

（或铝镁合金溶液测定固体质量等合理答案）

解析：［探究一］Mg不与NaOH溶液反应，故剩余固体为Mg，Al与NaOH溶液反应的化学方程式为2Al+2NaOH+2H₂O====2NaAlO₂+3H₂↑。5.4 g合金中Al最多为5.4×97% g,那么，NaOH溶液的体积V≥=97 mL。若未洗涤固体，则固体上附着些杂质导致镁的质量分数将偏高。［探究二］本方案是通过排水法测定生成气体的体积从而测定Mg的质量分数，故而不需要干燥和除HCl气体的装置。［探究三］Mg、Al分别与O₂反应所得产物为MgO、Al₂O₃,欲计算Mg的质量分数，还需测定产物的质量。若用空气代替O₂进行实验，空气中的CO₂会与Mg反应，将会使所得固体质量增加，对测定结果有影响，［实验拓展］探究一、探究二是让合金分别与盐酸、NaOH溶液反应，那么，另设计实验方案时可将两者综合运用。