Question

11．运用铝及其化合物有关知识，回答下列问题：
（1）如图1四个图中，横坐标表示加入的物质的量，纵坐标表示生成沉淀的量，从A～D中选择符合各题要求的序号填入表

溶液	加入的物质	答案序号
AlCl3溶液	通入过量的NH3	①
含少量NaOH的NaAlO2溶液	通过量的CO2	②
NaAlO2溶液	滴加稀H2SO4至过量	③
MgCl2和AlCl3的混合液	滴加NaOH溶液至过量	④

（2）测定某镁铝合金中铝含量的实验装置图如图2（夹持仪器略）．
实验步骤：
步骤1：连接装置并检查装置气密性；
步骤2：称取mg镁铝合金样品置于烧瓶中，在分液漏斗中盛放足量的溶液X；
步骤3：打开分液漏斗活塞b，使反应进行，待不再产生气泡时关闭活塞b；
步骤4：待装置冷却后，调平量筒与水槽的液面，读取气体体积为xmL（折合成标准状况下干燥气体的体积）．
①测定氢气体积的装置选择A（填A或B）
②为了使合金中的铝与X反应，而Mg不反应，X应选用NaOH（填化学式），反应的离子方程式为2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑．③计算合金中铝的质量分数为$\frac{54x}{67.2m×1{0}^{3}}$（用m，x的代数式表示）．

Answer 1

分析 （1）①氯化铝中加入氨水生成氢氧化铝沉淀，沉淀不能溶解在过量氨水中；
②NaOH和NaAlO₂的混合溶液中通入二氧化碳，先发生氢氧化钠与二氧化碳的反应，不生成沉淀，再发生NaAlO₂与二氧化碳反应，生成沉淀；
③NaAlO₂溶液中加入稀盐酸，先生成氢氧化铝沉淀，后沉淀溶解，根据方程式判断前后两部分两部分消耗的盐酸体积；
④MgCl₂和AlCl₃混合溶液中滴加NaOH溶液生成两种沉淀，然后氢氧化铝与碱反应使沉淀的量减少，但不会完全溶解；
（2）①测定生成氢气的体积，可利用排水法收集氢气，并通过测定排出水的体积确定生成氢气的体积；
②为了使合金中的铝与氢氧化钠反应，而氢氧化钠与Mg不反应，反应的离子方程式为：2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑；
③根据反应方程式2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑，来计算铝的质量，结合w%=$\frac{铝的质量}{合金的质量}×100%$．

解答 解：（1）①氯化铝中加入氨水生成氢氧化铝沉淀，沉淀不能溶解在过量氨水中，发生的反应为Al³⁺+3OH^-═Al（OH）₃↓，故图象C符合；
②NaOH和NaAlO₂的混合溶液中通入二氧化碳，先发生反应2NaOH+CO₂═Na₂CO₃+2H₂O，开始不产生沉淀，NaOH溶液完毕，再发生2NaAlO₂+CO₂+3H₂O=2Al（OH）₃↓+Na₂CO₃，生成沉淀，故图象D符合；
③NaAlO₂溶液中加入稀盐酸，发生反应NaAlO₂+HCl+H₂O=Al（OH）₃↓+NaCl，生成氢氧化铝沉淀，NaAlO₂反应完毕后，发生反应，Al（OH）₃+3HCl=AlCl₃+3H₂O，氢氧化铝溶解，前后两部分消耗的盐酸体积为1：3，故图象B符合；
④MgCl₂和AlCl₃混合溶液中滴加NaOH溶液发生Al³⁺+3OH^-═Al（OH）₃↓、Mg²⁺+2OH^-═Mg（OH）₂↓生成两种沉淀，然后发生Al（OH）₃+NaOH═NaAlO₂+2H₂O，沉淀量减少但不会完全溶解，故图象A符合；
故答案为：①：C；②：D；③：B；④：A；
（2）①测定生成氢气的体积，可利用排水法收集氢气，并通过测定排出水的体积确定生成氢气的体积，故选：A；
②为了使合金中的铝与氢氧化钠反应，而氢氧化钠与Mg不反应，反应的离子方程式为：2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑，故答案为：NaOH；2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑；
③根据反应方程式：2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑，
                 54g               3×22.4×10³
                 m（Al）               x
所以$\frac{54g}{m（Al）}=\frac{3×22.4×1{0}^{3}}{x}$，所以m（Al）=$\frac{54x}{67.2×1{0}^{3}}$，w%=$\frac{铝的质量}{合金的质量}×100%$=$\frac{\frac{54x}{67.2×1{0}^{3}}}{m}×100%$=$\frac{54x}{67.2m×1{0}^{3}}$，故答案为：$\frac{54x}{67.2m×1{0}^{3}}$．

点评 本题以图象显示考查化学反应和相关计算型实验的考查，难度中等，明确发生的化学反应是解答的关键，注意图象中前后两部分的比例关系．