题目内容

含镁3%-5%的镁铝合金，现已成为轮船制造、化工生产、机械制造等行业的重要材料．现有一块已知质量为56.4g的镁铝合金，欲测定其中镁的质量分数，两位同学设计了不同的实验方案．
实验设计Ⅰ：
镁铝合金

①足量盐酸

溶液

②过量NaOH溶液

过滤，得到沉淀质量为5.8g
实验设计Ⅱ：…
请回答以下问题：
（1）写出实验设计Ⅰ中反应①的离子方程式

Mg+2H⁺=Mg²⁺+H₂↑

Mg+2H⁺=Mg²⁺+H₂↑

；

2A1+6H⁺=2A1³⁺+3H₂↑

2A1+6H⁺=2A1³⁺+3H₂↑

．
（2）依据实验设计Ⅰ，求出镁的质量分数．（要求写计算过程）
（3）请你为另一位同学设计第Ⅱ种测定镁的质量分数的方案．（写出必要的实验过程）

分析：（1）金属镁和铝金能和强酸反应生成对应的盐和氢气；
（2）根据金属和酸反应生成的盐再和过量的氢氧化钠反应时，剩余的沉淀是氢氧化镁，根据镁元素守恒知识来回答；
（3）根据金属镁不能和氢氧化钠反应，但是金属铝能反应这一角度来设计实验方案即可．

解答：解：（1）金属镁和铝金能和盐反应生成对应的盐酸盐和氢气，实质是：Mg+2H⁺=Mg²⁺+H₂↑，2A1+6H⁺=2A1³⁺+3H₂↑，故答案为：Mg+2H⁺=Mg²⁺+H₂↑，2A1+6H⁺=2A1³⁺+3H₂↑；
（2）设合金中Mg的质量为x，根据镁元素守恒，则
Mg～MgC1₂～Mg（OH）₂↓
24 58
x 5.8g

24

x

=

58

5.8

，解得x=2.4g，所以金属镁的质量分数=

2.4g

56.4g

×100%=4.26%，
答：金属镁的质量分数为4.26%．
（3）金属镁不能和氢氧化钠反应，但是金属铝能反应，可以据此来设计实验，如：镁铝合金

足量的氢氧化钠

溶液

过滤

固体难溶物，称量得到固体质量即为金属镁的质量，进而计算金属镁的质量分数，
故：镁铝合金

足量的氢氧化钠

溶液

过滤

固体难溶物，称量得到固体质量．

点评：本题考查学生金属镁和金属铝的化学性质以及化学实验方案的设计知识，可以根据课本知识来解决，综合性较强，难度大．

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铝镁合金已成为飞机制造、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（不含其它元素）中镁的质量分数，设计下列两种不同实验方案进行探究．填写下列空白．
【方案一】
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

2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑

2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑

．
（1）称取5.4g铝镁合金粉末样品，溶于V mL 2.0mol/L NaOH溶液中．为使其反应完全，则NaOH溶液的体积V≥

．
（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】
将铝镁合金与足量稀硫酸溶液反应，测定生成气体在通常状况（约20℃，1.01×10⁵Pa）的体积．
（1）同学们拟选用下列实验装置完成实验如图1：
①你认为最简易的装置其连接顺序是：A接

（填接口字母，可不填满．）
②实验开始时，先打开分液漏斗上口的玻璃塞，再轻轻打开其活塞，一会儿后稀硫酸也不能顺利滴入锥形瓶．请你帮助分析原因

镁、铝与稀硫酸反应放热且生成气体，使锥形瓶中气体压强变大

镁、铝与稀硫酸反应放热且生成气体，使锥形瓶中气体压强变大

．
③实验结束时，在读取测量实验中生成氢气的体积时，你认为合理的是

．
A．待实验装置冷却后再读数
B．上下移动量筒F，使其中液面与广口瓶中液面相平
C．上下移动量筒G，使其中液面与广口瓶中液面相平
D．视线与凹液面的最低点水平读取量筒中水的体积
（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．于是他们设计了图2所示的实验装置．
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

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实验前后碱式滴定管中液面读数分别为V₁ mL、V₂ mL．则产生氢气的体积为

含镁3%-5%的镁铝合金，现已成为轮船制造、化工生产、机械制造等行业的重要原材料．现有一块已知质量为m₁g的镁铝合金，欲测定其中镁的质量分数，几位同学设计了以下三种不同的实验方案：
实验设计1：
镁铝合金

①足量盐酸

②过量NaOH溶液

得到沉淀的质量为m₂g；
实验设计2：
镁铝合金

足量的NaOH溶液

生成的气体在标准状况下的体积为V₁L．
实验设计3：
镁铝合金

生成的气体在标准状况下的体积为V₂L．
请回答以下问题：
（1）写出实验设计1中单质铝发生反应的离子方程式：

2Al+6H⁺═2Al³⁺+3H₂↑?、Al³⁺+4OH^-═[Al（OH）₄]^-或Al³⁺+3OH^-═Al（OH）₃↓?Al（OH）₃+OH^-═[Al（OH）₄]^-?

2Al+6H⁺═2Al³⁺+3H₂↑?、Al³⁺+4OH^-═[Al（OH）₄]^-或Al³⁺+3OH^-═Al（OH）₃↓?Al（OH）₃+OH^-═[Al（OH）₄]^-?

（2）写出实验设计2中反应的离子方程式：

2Al+2OH^-+6H₂O═2[Al（OH）₄]^-+3H₂↑

2Al+2OH^-+6H₂O═2[Al（OH）₄]^-+3H₂↑

（3）判断这几种实验设计能否求出镁的质量分数，能求出的用题目提供的数据将镁的质量分数表示出来，不能求出的就空着不填．
①实验设计1

②实验设计2

③实验设计3

铝镁合金已成为轮船制造、化工生产等行业的重要材料。研究性学习小组的三位同学，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，设计下列三种不同实验方案进行探究。填写下列空白。

［探究一］

实验方案：铝镁合金测定剩余固体质量

实验中发生反应的化学方程式是______________________。

实验步骤：（1）称取5.4 g铝镁合金粉末样品，投入V mL 2.0 mol·L^-1NaOH溶液中，充分反应。NaOH溶液的体积V≥_________。

（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”或“偏低”）。

［探究二］

实验方案：铝镁合金测定生成气体的体积

实验装置：

问题讨论：（1）某同学提出该实验装置不够完善，应在A、B之间添加一个干燥、除酸雾的装置。你的意见是_____________。（填“需要”或“不需要”）

（2）为使测定结果尽可能精确，实验中应注意的问题是（写出两点）：

①_______________________________,②________________________________。

［探究三］

实验方案：称量x g铝镁合金粉末，放在如下图所示装置的惰性电热板上，通电使其充分灼烧。

问题讨论：（1）欲计算Mg的质量分数，该实验中还需测定的数据是____________。

（2）若用空气代替O₂进行实验，对测定结果是否有影响？___________（填“是”或“否”）。

［实验拓展］

参照探究一、探究二的实验方案，请你另设计一个实验方案，测定该铝镁合金中镁的质量分数。

____________________________________________________________________。

含镁3%-5%的镁铝合金，现已成为轮船制造、化工生产、机械制造等行业的重要原材料．现有一块已知质量为m₁g的镁铝合金，欲测定其中镁的质量分数，几位同学设计了以下三种不同的实验方案：
实验设计1：
镁铝合金 $数学公式$ 溶液 $数学公式$ 得到沉淀的质量为m₂g；
实验设计2：
镁铝合金 $数学公式$ 生成的气体在标准状况下的体积为V₁L．
实验设计3：
镁铝合金 $数学公式$ 生成的气体在标准状况下的体积为V₂L．
请回答以下问题：
（1）写出实验设计1中单质铝发生反应的离子方程式：
（2）写出实验设计2中反应的离子方程式：
（3）判断这几种实验设计能否求出镁的质量分数，能求出的用题目提供的数据将镁的质量分数表示出来，不能求出的就空着不填．
①实验设计1
②实验设计2
③实验设计3__．

含镁3%-5%的镁铝合金，现已成为轮船制造、化工生产、机械制造等行业的重要原材料．现有一块已知质量为m₁g的镁铝合金，欲测定其中镁的质量分数，几位同学设计了以下三种不同的实验方案：
实验设计1：
镁铝合金

得到沉淀的质量为m₂g；
实验设计2：
镁铝合金

生成的气体在标准状况下的体积为V₁L．
实验设计3：
镁铝合金

生成的气体在标准状况下的体积为V₂L．
请回答以下问题：
（1）写出实验设计1中单质铝发生反应的离子方程式：______
（2）写出实验设计2中反应的离子方程式：______
（3）判断这几种实验设计能否求出镁的质量分数，能求出的用题目提供的数据将镁的质量分数表示出来，不能求出的就空着不填．
①实验设计1______
②实验设计2______
③实验设计3______．