Question

有四种质量比可能相同或不同的镁铝合金样品①②③④。甲、乙、丙、丁四同学各取一种样品，进行下列实验，测定合金中镁的质量分数。

（Ⅰ）甲取样品①m₁ g和过量的氢氧化钠溶液反应，然后过滤；再往滤液中通入过量的二氧化碳气体，将所得沉淀过滤、洗涤、烘干、灼烧，得到固体质量仍为m₁ g。则样品①合金中镁的质量分数为_____________。

（Ⅱ）乙取样品②m₂ g和足量的盐酸反应，然后滴加过量的氢氧化钠溶液，将沉淀过滤、洗涤、烘干、灼烧，得到固体质量仍为m₂ g。则样品②合金中镁的质量分数为_____________。

（Ⅲ）丙取样品③m₃ g和足量的稀硫酸反应，发现固体完全溶解，标准状况下得到气体体积为V L，则样品③中m₃的取值范围是____________________________________________。

（Ⅳ）丁取不同质量的样品④分别和30 mL同浓度的盐酸反应，所取合金质量与产生气体体积（标准状况下测定）如下表所示：

实验序号	a	b	c
合金质量/mg	510	765	918
气体体积/mL	560	672	672

求：（1）该盐酸的物质的量浓度。

（2）样品④中合金中镁的质量分数。

（3）在c组实验后，还需向容器中加入1.0 mol·L^-1的氢氧化钠溶液多少毫升才能使剩余合金中的铝恰好完全溶解？

Answer 1

（Ⅰ）47.06%

（Ⅱ）60%

（Ⅲ）0.80V＜m＜1.07V或27V/33.6＜m＜24V/22.4或9V/11.2＜m＜3V/2.8

（Ⅳ）（1）丙中盐酸反应完全，n(H₂)=0.672L/22.4 L·mol^-1=0.03 mol

则c(HCl)=0.03 mol×2/0.03 L=2.0 mol·L^-1

（2）设合金中Mg、Al的物质的量分别为x、y，则有：

求得x=y=0.01 mol，则w（Mg）=［（0.01 mol×24 g·mol^-1）/0.510 g］×100%=47.06%

（3）根据HCl—NaCl和Al—NaAlO₂可知

n(NaCl)=n(HCl)=2.0 mol·L^-1×0.030 L=0.06 mol

n(NaAlO₂)=n(Al)=0.01 mol×918/510=0.018 mol

根据Na⁺守恒得：n(NaOH)=0.06 mol+0.018 mol=0.078 mol

所以V（NaOH）=0.078 mol/1.0 mol·L^-1=0.078 L=78 mL

c组实验后还需加入78 mL的氢氧化钠溶液，才能使剩余合金中的铝恰好完全溶解。（其他合理解法同样给分）

解析：(Ⅰ)由题意MgAl合金质量等于Al₂O₃质量，故Mg质量分数为Al₂O₃中氧的质量分数。

（Ⅱ）Mg—Al合金质量等于MgO的质量，Mg的质量分数为MgO中Mg的质量分数。

（Ⅲ）若全为Al,2Al — 3H₂

                      54       3

                      m₁    

m₁=

若全为Mg,Mg—H₂

               24   1

               m₁ 

m₁=

故＜m₁＜

（Ⅳ）(1)图表知丙中HCl完全反应根据HCl计算2HCl—H₂

（2）a中金属不足,应据a计算镁、铝质量，设两个未知数，质量和为510 mg，产生H₂为560 mL解出Mg、Al物质的量。

（3）根据原子守恒n(NaCl)=n(HCl)，n(NaAlO₂)=n(Al)，然后所有Na⁺均由NaOH提供，故n(NaOH)=n(HCl)+n(Al)。