Question

20．铝镁合金现已成为机械制造、化工生产等行业的重要原料．现有一块铝镁合金，欲测定其中镁的质量分数，三位同学分别称取3.9g样品，并设计了不同的实验方案：
甲：铝镁合金$\stackrel{盐酸}{→}$测得生成气体的体积VmL（已折算成标准状况）
乙：铝镁合金$\stackrel{试剂}{→}$测得剩余固体的质量ag
丙：铝镁合金$\stackrel{盐酸}{→}$溶液$→_{溶液}^{过量NaOH}$测得沉淀的质量2.9g
（1）写出实验设计甲有关反应的离子方程式：2Al+6H⁺═2Al³⁺+3H₂↑、Mg+2H⁺═Mg²⁺+H₂↑该方案能否测定出镁的质量分数？能（填“能”或“不能”）
（2）实验设计乙所加入的试剂是NaOH溶液，测得的镁的质量分数为$\frac{100a}{3.9}$%（用含a代数式表示）
（3）实验设计丙，加过量的NaOH溶液充分反应后，经过滤（填一种分离方法）、洗涤、烘干沉淀等操作，测得沉淀的质量为2.9g，则镁的质量分数为（保留小数点后一位小数）30.8%；如果未洗涤沉淀，测得镁的质量分数将偏大（填“偏大”、“偏小”或“无影响”）．

Answer 1

分析 （1）铝与盐酸反应生成氯化铝与氢气，镁与盐酸反应生成氯化镁与氢气；
令合金中Mg、Al的物质的量分别为xmol、ymol，用x、y表示出各自生成的氢气，利用二者质量之和为3.9g，列方程可以计算出x、y的值，可以测量测定出镁的质量分数．
（2）铝与氢氧化钠反应溶解，镁不能与氢氧化钠反应，故可以加入氢氧化钠溶液，剩余的固体为Mg，Mg的质量除以总质量可得合金中Mg的质量分数．
（3）由转化关系可知，最后的沉淀是氢氧化镁，分离固体与溶液常用的分离方法是过滤；
根据氢氧化镁的质量计算合金中Mg的质量，再利用质量分数的定义计算合金中Mg的质量分数；
未洗涤沉淀，氢氧化镁沉淀附着其它物质，使测定的氢氧化镁的质量增大，导致测定合金中Mg的质量增大．

解答 解：（1）铝与盐酸反应生成氯化铝与氢气，反应离子方程式为2Al+6H⁺═2Al³⁺+3H₂↑，镁与盐酸反应生成氯化镁与氢气，反应离子方程式为Mg+2H⁺═Mg²⁺+H₂↑；
令合金中Mg、Al的物质的量分别为xmol、ymol，用x、y表示出各自生成的氢气，利用二者质量之和为3.9g，列方程可以计算出x、y的值，可以测量测定出镁的质量分数，
故答案为：2Al+6H⁺═2Al³⁺+3H₂↑、Mg+2H⁺═Mg²⁺+H₂↑；能；
（2）铝与氢氧化钠反应溶解，镁不能与氢氧化钠反应，故可以加入氢氧化钠溶液，剩余的固体为Mg，故得合金中Mg的质量分数为$\frac{ag}{3.9g}$×100%=$\frac{100a}{3.9}$%，
故答案为：NaOH溶液；$\frac{100a}{3.9}$%；
（3）由转化关系可知，最后的沉淀是氢氧化镁，分离固体与溶液常用的分离方法是过滤；
氢氧化镁的质量是2.9g，根据镁元素守恒可知合金中Mg的质量为2.9g×$\frac{24}{58}$=1.2g，所以合金中Mg的质量分数为$\frac{1.2g}{3.9g}$×100%=30.8%；
未洗涤沉淀，氢氧化镁沉淀附着其它物质，使测定的氢氧化镁的质量增大，导致测定合金中Mg的质量增大，测定的合金中镁的质量分数偏大，
故答案为：过滤；30.8%；偏大．

点评 本题考查镁和铝的化学性质、化学实验方案的设计，物质含量测定、化学计算等，难度中等，掌握镁和铝的化学性质是解题的关键．