镁铝合金强度大.密度小.合金表面易上色.常用作笔记本电脑的外壳．三位同学设计了以下三个方案.来测定某铝镁合金中铝的质量分数．方案一:(1)镁铝合金与氧气反应.测定参与反应的氧气体积．如图所示.称量一定量镁铝合金粉末.在足量的氧气中充分燃烧.冷却至室温.打开止水夹.参与反应的氧气体积与量筒内水减少的体积相等．(2)若使用图 2 中的装置制取并收� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

13．镁铝合金强度大、密度小，合金表面易上色，常用作笔记本电脑的外壳．三位同学设计了以下三个方案，来测定某铝镁合金（假设不含其它杂质）中铝的质量分数．

方案一：（1）镁铝合金与氧气反应，测定参与反应的氧气体积．如图所示，称量一定量镁铝合金粉末，在足量的氧气中充分燃烧，冷却至室温，打开止水夹，参与反应的氧气体积与量筒内水减少的体积相等．
（2）若使用图 2 中的装置制取并收集上述反应需要的氧气，可选择图中装置与B（填序号），写出反应的化学方程式：2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑，若集气瓶容积为 224mL（已除去留在瓶底水的体积），计算收集一瓶氧气理论上需要消耗反应物的质量是多少（氧气密度 1.429g/L）？（利用化学方程式计算，写出计算过程）
方案二：铝镁合金与盐酸反应，测定生成气体的体积，装置如图2 所示．
（1）通过排水法测定所收集到的氢气体积，装置导管口 a、b、c、d 的连接顺序是：
a→c→b→d．
（2）反应结束，冷却至室温．烧瓶内还留有气体，对实验结果没有（填“有”或“没有”）影响．
方案三：资料收集：镁与氢氧化钠溶液不反应，而金属铝能与氢氧化钠、水共同作用生成易溶于水的钠盐（用化学式 NaAlO₂表示）和 H₂．
（1）写出铝与氢氧化钠溶液反应的化学方程式：2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑；
①实验中所加的氢氧化钠溶液应过量，其目的是使镁铝合金中的铝完全反应；
②从图3数据可知，该合金中铝的质量分数是75%；
【反思与拓展】同学们发现方案三可以实现测定合金中铝的质量分数的实验目的，他们还发现，利用铝镁合金中铝与氢氧化钠溶液反应和方案二装置，通过测定，也可得出合金中铝的质量分数．

分析方案一：（1）根据消耗的氧气的体积等于进入广口瓶的水的体积进行解答；
（2）根据氧气的收集方法以及制取氧气的化学方程式、计算方法进行解答；
方案二：（1）根据氢气不溶于水，用排水法收集，所以应该是从短管进长管出，排出水的体积就是氢气体积进行解答；
（2）反应结束，冷却至室温．烧瓶内还留有气体，对实验结果没有影响；
方案三：（1）根据铝与氢氧化钠、水反应生成偏铝酸钠和氢气书写反应的化学方程式；
①实验中所加的氢氧化钠溶液应过量，其目的是使镁铝合金中的铝完全反应；
②根据剩余固体的质量为金属镁的质量进行解答；

解答解：方案一：（1）镁和铝与氧气反应导致广口瓶内的压强变小，在大气压的作用下，量筒中水进入广口瓶中，故填：量筒内水减少的体积；
（2）要收集氧气，可以使用B装置，过氧化氢在二氧化锰的催化作用下能分解生成氧气，氧气的质量为：1.429g/L×0.224L=0.32g；设需要过氧化氢的质量为x
2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑
68 32
x 0.32g
$\frac{68}{32}=\frac{x}{0.32g}$
x=0.68g
方案二：（1）氢气不溶于水，用排水法收集，所以应该是从短管进长管出，排出水的体积就是氢气体积，所以装置导管口a、b、c、d的连接顺序是：a→c→b→d；故填：c；b；d；
（2）反应结束，冷却至室温．烧瓶内还留有气体，对实验结果没有影响；故填：没有；
方案三：（1）铝和氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和氢气，该反应的化学方程式：2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑；故填：2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑；
①实验中所加的氢氧化钠溶液应过量，其目的是使镁铝合金中的铝完全反应；故填：使镁铝合金中的铝完全反应；
②剩余固体的质量为金属镁的质量，所以镁的质量为2g，铝的质量为8g-2g=6g，所以该合金中铝元素的质量分数为：$\frac{6g}{8g}×100%$=75%，故填：75%．；

点评本题属于信息题的考查，解答本题要掌握合金的含义及其各种合金的组成方面的知识，只有这样才能对相关方面的问题做出正确的判断．

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