Question

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6%～9%的铝镁合金（不含其它元素）中铝的质量分数，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】
（1）称取8.1g铝镁合金粉末样品，溶于VmL 3.0mol/LNaOH溶液中，充分反应．则NaOH溶液的体积V

 

mL．（填范围）
（2）过滤、洗涤、干燥、称量固体．该步骤中若未洗涤固体，测得铝的质量分数将

 

（填“偏高”、“偏低”或“无影响”）．
【方案二】将5.88g铝镁合金与足量稀硫酸溶液反应，测定生成气体的体积．
（3）同学们拟选用图1实验装置完成实验：

①认为最简易的装置其连接顺序是：A接

 

接

 

接

 

（填接口字母，可不填满．）
②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
（4）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．于是他们设计了上图2所示的实验装置．
①装置中导管a的作用是

 

．
②实验后测得生成的氢气在标准状况下为7.168L，则铝的质量分数为

 

．（用百分数表示，保留到小数点后两位）

Answer 1

考点：探究物质的组成或测量物质的含量,镁的化学性质,铝的化学性质

专题：实验探究和数据处理题,几种重要的金属及其化合物

分析：方案一：
（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；
方案二：（3）①装置的组装顺序：合金与水反应，用排水量气法测定氢气的体积，其中盛水的试剂瓶导管一定要短进长出，增大压强原理将水排出，量筒中水的体积就是生成氢气的体积，量筒内导管应伸入量筒底部；
②反应放热导致氢气的温度偏高，故应冷却后再进行读取氢气的体积，读取实验中生成氢气的体积时上下移动量筒，使其中液面与广口瓶中液面相平，视线与凹液面的最低点水平读取氢气的体积；
（4）①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结合生成氢气体积计算物质的量，依据合金质量列方程组计算得到铝的质量，来计算质量分数．

解答： 解：方案一：（1）含镁为6%时，金属铝的含量最高，8.1g合金中铝的质量为，8.1g×（1-6%）=8.1×94%g，则：
       2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑
      54g   2mol 
8.1g×94%g   V×10^-3L×3.0mol/L
所以54g：（8.1g×94%g）=2mol：（V×10^-3L×3.0mol/L），
解得：V=94，故V（NaOH溶液）≥94mL；
故答案为：94mL；
（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，铝的质量分数偏低；
故答案为：偏低；
方案二：（3）①装置的组装顺序：合金与水反应，用排水量气法测定氢气的体积，其中盛水的试剂瓶导管一定要短进长出，利用增大压强原理将水排出，量筒中水的体积就是生成氢气的体积，量筒内导管应伸入量筒底部，故连接顺序为：A接C，接B接F；
故答案为：C、B、F；
②反应放热导致氢气的温度偏高，故应冷却后再进行读取氢气的体积，读取实验中生成氢气的体积时上下移动F量筒，使其中液面与广口瓶中液面相平，视线与凹液面的最低点水平读取氢气的体积，G处的量筒导气管不符合要求；
故选ABD；
（4）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；
故答案为：使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实验后测得生成的氢气在标准状况下为7.168L，物质的量=

7.168L

22.4L/mol

=0.32mol，设合金中Mg物质的量为x，AL物质的量的为y
24x+27y=5.88g
x+1.5y=0.32mol
x=0.02mol
y=0.2mol
铝的质量分数=

0.2mol×27g

5.88g

×100%=91.84%
故答案为：91.84%；

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．