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
溶液
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______.
解:(1)实验设计1中单质铝发生反应的离子方程式有:2Al+6H+═2Al3++3H2↑?、Al3++4OH-═[Al(OH)4]-或Al3++3OH-═Al(OH)3↓?Al(OH)3+OH-═[Al(OH)4]-,
故答案为:2Al+6H+═2Al3++3H2↑?、Al3++4OH-═[Al(OH)4]-或Al3++3OH-═Al(OH)3↓?Al(OH)3+OH-═[Al(OH)4]-?;(2)实验设计2中发生的离子反应是:2Al+2OH-+6H2O═2[Al(OH)4]-+3H2↑?,
故答案为:2Al+2OH-+6H2O═2[Al(OH)4]-+3H2↑??;
(3)①氢氧化镁的物质的量为:
mol,根据镁原子守恒,合金中金属镁的质量分数为:
×100%=
,
故答案为:
;
②标准状况下的体积为V1L为铝与氢氧化钠溶液反应生成的,根据方程式:2Al+2OH-+6H2O═2[Al(OH)4]-+3H2↑,n(Al)=
n(H2)=
mol,合金中金属铝的质量分数为:
×100%=
×100%,合金中铝的质量分数是:1-
×100%=
,
故答案为:
;
③设镁的物质的量为xmol,铝的物质的量为ymol,则24x+27y=m1,
根据生成氢气的体积标准状况下的体积为V2L,可以列式:(x+1.5y)×22.4=V2,
解得x=
-
,所以镁铝合金中镁的质量分数是:
×100%=
,
故答案为:
.
分析:(1)实验设计1中单质铝发生反应有:金属铝与盐酸反应、铝离子和氢氧化钠反应;
(2)实验设计2中铝和氢氧化钠溶液反应生成氢气和偏铝酸钠;
(3)①m2g沉淀是氢氧化镁的质量,根据镁原子守恒计算出镁的质量分数;
②体积为V1L是铝与氢氧化钠溶液反应生成的氢气,m1g根据氢气的物质的量计算出铝的物质的量,再求出镁的质量分数;
③V2L是镁和铝与酸反应生成的氢气体积,利用m1g和氢气的物质的量列出方程求解即可.
点评:本题考查镁和铝的化学性质、化学实验方案的设计,物质含量测定、化学计算等,难度中等,掌握镁和铝的化学性质是解题的关键.
故答案为:2Al+6H+═2Al3++3H2↑?、Al3++4OH-═[Al(OH)4]-或Al3++3OH-═Al(OH)3↓?Al(OH)3+OH-═[Al(OH)4]-?;(2)实验设计2中发生的离子反应是:2Al+2OH-+6H2O═2[Al(OH)4]-+3H2↑?,
故答案为:2Al+2OH-+6H2O═2[Al(OH)4]-+3H2↑??;
(3)①氢氧化镁的物质的量为:
故答案为:
②标准状况下的体积为V1L为铝与氢氧化钠溶液反应生成的,根据方程式:2Al+2OH-+6H2O═2[Al(OH)4]-+3H2↑,n(Al)=
故答案为:
③设镁的物质的量为xmol,铝的物质的量为ymol,则24x+27y=m1,
根据生成氢气的体积标准状况下的体积为V2L,可以列式:(x+1.5y)×22.4=V2,
解得x=
故答案为:
分析:(1)实验设计1中单质铝发生反应有:金属铝与盐酸反应、铝离子和氢氧化钠反应;
(2)实验设计2中铝和氢氧化钠溶液反应生成氢气和偏铝酸钠;
(3)①m2g沉淀是氢氧化镁的质量,根据镁原子守恒计算出镁的质量分数;
②体积为V1L是铝与氢氧化钠溶液反应生成的氢气,m1g根据氢气的物质的量计算出铝的物质的量,再求出镁的质量分数;
③V2L是镁和铝与酸反应生成的氢气体积,利用m1g和氢气的物质的量列出方程求解即可.
点评:本题考查镁和铝的化学性质、化学实验方案的设计,物质含量测定、化学计算等,难度中等,掌握镁和铝的化学性质是解题的关键.
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