Question

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%一5%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．请填写下列空白．
探究一：（1）实验方案：铝镁合金

NaOH溶液

测定剩余固体质量，实验中发生反应的化学方程式是

 

；
（2）实验步骤：
①称取5.4g铝镁合金粉末样品，投入盛有V mL 2.0mol?L^-1NaOH溶液的烧杯中，充分反应，要想达到预期实验目的，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”）
探究二：实验方案：铝镁合金

盐酸

测定生成气体的体积
实验步骤：①连接好实验装置（如图）并检查气密性；
②在A试管中加入5.4g镁铝合金，逐滴滴入稀盐酸至不再产生气体；
③冷却并恢复至室温；
④调节量气管C的高度，使B、C装置中液面持平后平视读数，量气管内
液体上升的体积即生成的气体体积，V（气体）=6496mL．（已换算成标况）
（3）合金中镁的质量分数=

 

%（计算结果保留一位小数）
（4）如果没有步骤③，测得镁的质量分数将

 

（“偏高”、“偏低”或“无影响”）

Answer 1

考点：探究物质的组成或测量物质的含量

专题：实验探究和数据处理题

分析：（1）铝与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠与氢气；
（2）①镁的质量分数最小时，金属铝的质量最大，需要的氢氧化钠溶液最多，实际需要氢氧化钠溶液的体积应大于或等于最大值，据此计算；
②镁上会附着偏铝酸钠等物质，未洗涤导致测定的镁的质量偏大；
（3）可以依据合金与盐酸反应生成的氢气，测定氢气体积来计算镁和铝的质量，得到镁的质量分数；
（4）如果没有步骤③，冷却并恢复至室温，测定气体体积会增大，结合计算过程分析判断，测得镁的质量分数将减小．

解答： 解：（1）铝与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠与氢气，反应方程式为2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑，
故答案为：2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑；
（2）①含镁为3%时，金属铝的含量最高，5.4g合金中铝的质量为，5.4g×（1-3%）=5.4×97%g，则：
2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑
54g 2mol
5.4g×97% V×10^-3L×2.0mol/L
所以54g：（5.4g×97%）=2mol：（V×10^-3L×2.0mol/L），解得：V=97，故V（NaOH溶液）≥97mL，故答案为：97mL；
②镁上会附着偏铝酸钠等物质，未洗涤导致测定的镁的质量偏大，镁的质量分数偏高，故答案为：偏高；
（3）依据合金与盐酸反应生成的氢气，测定氢气体积来计算铝和镁的质量得到镁的质量分数，设镁物质的量为x，铝物质的量为y，
24x+27y=5.4g
x+1.5y=

6.496L

22.4/mol

=0.29
x=0.03mol
y=0.173mol
镁的质量分数=

0.03mol×24g×/mol

5.4g

×100%=13.3%，
故答案为：13.3；
（4）依据上述技术可知，如果没有步骤③，气体体积增大，计算得到铝物质的量增大，镁物质的量减小，所以测定镁的质量分数偏低，故答案为：偏低．

点评：本题主要考查物质含量的测定、对实验原理与装置的理解、实验方案设计等，难度中等，理解实验原理是解题的关键，是对知识的综合考查，需要学生具有知识的基础与综合运用知识分析问题、解决问题的能力．