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10.8 g铝镁合金粉末样品,溶于体积为V物质的量浓度为4.0 mol·L1NaOH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)同学们拟选用下列实验装置完成实验:

你认为最简易的装置其连接顺序是A_____( )接( )( )接( )(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所示的实验装置。

①装置中导管a的作用是_______________

②实验前后量气管中液面读数分别为V1 mLV2mL,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】2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2 97 偏高 E D G 使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的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 (V1V2) 实验时的温度和压强

【解析】

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)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)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;

③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。

方案一:将铝镁合金与足量NaOH溶液反应,镁不和NaOH溶液反应,铝发生反应:2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2

(1)假设合金中镁的质量分数最少为3%,则10.8 g铝镁合金粉末样品中含有铝10.8g×97%10.476 g,其物质的量是0.388 mol,根据反应2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2知,需要n(NaOH)n(Al)0.388 molV(NaOH)0.097 L=97 mL,故V(NaOH溶液)97mL

(2)过滤后,金属镁的表面会沾有其他离子,如果没有洗涤,称量后的固体的质量将大于镁的实际质量,所测得镁的质量分数将偏高;

方案二:

(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)(E)(D)(G)(最后读数时要调节广口瓶和量筒中的液面高度,F接口的导管太短)

(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;

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,所以测定氢气的体积为(V1V2)mL

气体体积受温度和压强影响,因此若需确定产生氢气的量,还需知道实验时的温度和压强。

练习册系列答案
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1)已知:①C3H8g+5O2g= 3CO2g+4H2Ol H1

C(石墨,s+O2g= CO2g H2

2H2g+O2g= 2H2Ol H3

写出丙烷气体(C3H8)分解得到石墨(C)和氢气的热化学方程式:___

2)煤制乙烯包括合成气制备、合成气制甲醇、甲醇分解三步,则:

①生产合成气的反应:C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)在高温下能自发进行,则该反应的___(填选项)。

a.△H>0 S>0 b.△H>0 S<0

c.△H<0 S>0 d.△H>0 S<0

②用合成气制备甲醇的反应为:CO(g)+ 2H2(g)CH3OH(g)(不发生其他反应)。四个容器中起始时压强、容积均相同,维持恒温,控制条件如下表;

编号

条件控制

CO(g)/moL

H2(g)/moL

CH3OH(g)/moL

A

维持恒容

0.2

0.4

0

B

维持恒容

0.1

0.2

0.1

C

维持恒容

0.4

0.8

0

D

维持恒压

0.4

0.8

0

达到平衡时,四个容器中甲醇的体积分数由大到小的关系是___(用字母表示)。

3)在两个容积均为1L的密闭容器中以不同的氢碳比[nH2/n(CO2)]充入H/span>2CO2,在一定条件下发生反应:2CO2g+ 6H2g C2H4g+ 4H2Og)△HCO2的平衡转化率αCO2)与温度的关系如图所示。

①此反应的平衡常数表达式K=___P点对应温度下,K的值为___

②该反应的△H___0(填“>”“<”“=”),判断的理由是___

③氢碳比:X___2.0(填“>”“<”“=”)。

④在氢碳比为2.0时,Qv(逆)___P点的v(逆)(填“>”“<”“=”)。

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