欲测定镁铝合金中金属铝的百分含量Ⅰ:甲同学利用图1所给的仪器组成一套实验装置(仪器不一定全选.已知:室温时的气体摩尔体积为24.0L/mol)．填写下列各项:(1)装置中导管W的作用是使分液漏斗中的压强与锥形瓶中的一致.分液漏斗中的液体能够顺利流下．(2)各种仪器的连接顺序是acbd．(3)连接好仪器后.要进行以下操作.其先后顺序是③②④� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

7．欲测定镁铝合金中金属铝的百分含量
Ⅰ：甲同学利用图1所给的仪器组成一套实验装置（仪器不一定全选，已知：室温时的气体摩尔体积为24.0L/mol）．

填写下列各项（气流从左到右）：
（1）装置中导管W的作用是使分液漏斗中的压强与锥形瓶中的一致，分液漏斗中的液体能够顺利流下．
（2）各种仪器的连接顺序（填接口字母）是acbd．
（3）连接好仪器后，要进行以下操作，其先后顺序是③②④①⑤（填序号）．
①待装置中的温度恢复至室温；
②擦掉镁铝合金条表面的氧化膜，将其置于电子天平上称量质量为0.39g，并将其投入锥形瓶中；
③检查装置的气密性；
④旋开装置A中分液漏斗的活塞，使其中的稀盐酸顺利流下，当合金条完全溶解时再关闭活塞，此时A中共加入稀盐酸10mL；
⑤测得量筒中水的体积为480mL．
（4）根据实验数据计算合金中铝的质量百分数69.2%（保留小数点后一位数字）．
（5）读数时除上述①注意事项外，还应有量筒中液面与广口瓶中液面相平、视线与量筒中凹液面相平．（写出一点即可）
Ⅱ：乙同学的方案：称量0.39g 镁铝合金条，放在如图2所示装置的惰性电热板上，通电使其灼烧．欲计算铝的百分含量，该实验还需要测定的数据是生成物的质量．丙同学提出该实验可能会存在较大误差，其理由是合金没有完全反应．
Ⅲ：丁同学另称量3.9g的同样的镁铝合金条，投入VmL 1mol/L的NaOH溶液中，充分反应后，过滤、洗涤、干燥、称量固体质量，再计算铝的含量，与甲同学的测量结果相同．写出发生反应的离子方程式2OH^-+2Al+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑，计算NaOH溶液的体积V≥100mL．

分析 I：（1）通过导管W保持分液漏斗内气体压强与锥形瓶内气体压强相等，从而打开分液漏斗活塞时稀硫酸能顺利滴下；
（2）发生装置为A，排水法测量气体体积时，应该进气管短、出气管长，测量气体气体时加入量筒的导管应该插入量筒底部，即：选用C装置，据此连接导管；
（3）连接好装置后首先检查装置气密性，然后加入合金、开始反应，恢复到室温后测量出排出水的体积，据此进行排序；
（4）设出合金中铝和镁的物质的量，分别根据总质量生成气体的量列式计算，最后计算出合金中Al的质量分数；
（5）读取排出液体体积时，必须在室温下、视线与量筒中凹液面相平，且在相同压强下，如：量筒中液面与广口瓶中液面相平；
Ⅱ：已知合金的总质量，再测量出氧化物的质量，既可以计算出合金中铝的质量及质量分数；该方法无法判断金属是否完全被氧化，会影响测量结果；
Ⅲ：铝与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠与氢气，据此写出反应的离子方程式；根据（4）的计算结果计算出3.9g合金中含有铝的物质的量，再结合反应方程式计算出消耗氢氧化钠的物质的量，再根据V=$\frac{n}{c}$计算出需要氢氧化钠溶液的体积，实际需要氢氧化钠溶液的体积应大于或等于最大值．

解答解：I：（1）装置中导管W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：使分液漏斗中的压强与锥形瓶中的一致，分液漏斗中的液体能够顺利流下；
（2）产生的气体从导管a导出加入排水装置B，a需要连接c导管才能排出水测量出气体体积，加入量筒的导管应该伸入量筒底部，所以导管连接顺序为：a c b d，
故答案为：acbd；
（3）连接好仪器后，先进行③检查装置的气密性，然后②擦掉镁铝合金条表面的氧化膜，将其置于电子天平上称量质量为0.39g，并将其投入锥形瓶中，再④旋开装置A中分液漏斗的活塞，使其中的稀盐酸顺利流下，当合金条完全溶解时再关闭活塞，此时A中共加入稀盐酸10mL，让反应开始，必须①待装置中的温度恢复至室温后，再进行⑤测得量筒中水的体积为480mL，所以操作顺序为：③②④①⑤，
故答案为：③②④①⑤；
（4）设3.9g合金中含有xmolAl、ymolMg，则27x+24y=0.39，根据关系式2Al～3H₂、Mg～H₂可知生成氢气得到物质的量为：1.5x+y=$\frac{0.48}{24}$=0.02，联立解得：x=0.01、y=0.005，合金中铝的质量分数为：$\frac{27g/mol×0.01mol}{0.39g}$×100%≈69.2%，
故答案为：69.2%；
（5）读取量筒中排出的液体体积时，为了减小误差，除了恢复到室温下，还应该在同一压强下，即：量筒中液面与广口瓶中液面相平，还要满足视线与量筒中凹液面相平，
故答案为：量筒中液面与广口瓶中液面相平、视线与量筒中凹液面相平；
Ⅱ：乙同学称量0.39g 镁铝合金条，放在如图2所示装置的惰性电热板上，通电使其灼烧，通过测量灼烧后产物质量，即可计算出铝的百分含量；若合金没有完全反应，导致灼烧后产物的质量偏小，会产生较大误差，
故答案为：生成物的质量；合金没有完全反应；
Ⅲ：铝与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠与氢气，反应的离子方程式为：2OH^-+2Al+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑；
由于与甲同学的测量结果相同，则3.9g合金中含有铝的物质的量为：0.01mol×$\frac{3.9g}{0.39g}$=0.1mol，根据反应2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑可知，0.1mol铝完全反应消耗氢氧化钠的物质的量为：0.1mol×$\frac{2}{2}$=0.1mol，需要1mol/L的氢氧化钠溶液的体积为：$\frac{0.1mol}{1mol/L}$=0.1L=100mL，
故答案为：2OH^-+2Al+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑；100．

点评本题考查了探究合金中铝的质量分数，题目难度较大，试题知识点较多、综合性较强，充分考查学生的分析、理解能力及化学实验、化学计算能力，明确实验原理为解答关键，注意掌握化学实验基本操作方法及铝的化学性质．

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