Question

13．某铝合金中含有合金元素镁、铜、硅，为了测定该合金中铝的含量，设计了如下实验，请回答有关问题．
（1）称取a g该合金样品，将其投入足量稀盐酸中溶解，过滤．所得滤液中的阳离子是Mg²⁺、Al³⁺、H⁺；过滤时用到的玻璃仪器是漏斗、烧杯、玻璃棒．
（2）向上述滤液中加入过量的NaOH溶液，过滤，滤渣成分为：Mg（OH）₂．
（3）向实验（2）所得滤液中通入足量的CO₂气体，发生的离子方程式为：OH^-+CO₂=HCO₃^-、AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-；
将所得沉淀过滤出来并用蒸馏水洗涤数次，烘干并灼烧至恒重，冷却后称重，其质量为b g，则该合金样品中金属铝的含量为$\frac{9b}{26a}$×100%（用含有a、b的式子表示）．

Answer 1

分析 （1）合金中Al、Mg能和稀盐酸反应，Cu、Si与稀盐酸不反应，且盐酸过量；过滤用到的仪器有：漏斗、烧杯、玻璃棒；
（2）滤液中含有氯化铝、氯化镁及HCl，加入过量的氢氧化钠溶液，得到沉淀为氢氧化镁；
（3）实验（2）所得滤液中含有NaAlO₂、NaCl及过量的NaOH，通入足量的CO₂气体，二氧化碳与氢氧化钠反应生成碳酸氢钠，与偏铝酸钠反应生成氢氧化铝沉淀与碳酸氢钠，得到bg沉淀为氢氧化铝，根据Al元素守恒计算合金中Al的质量，进而计算合金中Al的含量．

解答 解：（1）合金中Al、Mg能和稀盐酸反应生成氯化铝、氯化镁，Cu、Si与稀盐酸不反应，且盐酸过量，故所得滤液中的阳离子是：Mg²⁺、Al³⁺、H⁺，过滤用到的仪器有：漏斗、烧杯、玻璃棒，
故答案为：Mg²⁺、Al³⁺、H⁺；漏斗、烧杯、玻璃棒；
（2）滤液中含有氯化铝、氯化镁及HCl，加入过量的氢氧化钠溶液，得到沉淀为氢氧化镁，
故答案为：Mg（OH）₂；
（3）实验（2）所得滤液中含有NaAlO₂、NaCl及过量的NaOH，通入足量的CO₂气体，二氧化碳与氢氧化钠反应生成碳酸氢钠，与偏铝酸钠反应生成氢氧化铝沉淀与碳酸氢钠，发生的离子方程式为：OH^-+CO₂=HCO₃^-、AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-，
得到bg沉淀为氢氧化铝，根据Al元素守恒n（Al）=n[Al（OH）₃]=$\frac{bg}{78g/mol}$=$\frac{b}{78}$mol，合金中Al的质量为$\frac{b}{78}$mol×27g/mol=$\frac{27b}{78}$g，合金中Al的含量为$\frac{\frac{27b}{78}g}{ag}$×100%=$\frac{9b}{26a}$×100%，
故答案为：OH^-+CO₂=HCO₃^-、AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-；$\frac{9b}{26a}$×100%．

点评 本题考查物质含量测定、实验基本操作、元素化合物性质等，难度不大，故关键是理解实验原理，（3）中学生容易忽略二氧化碳与碱的反应．