Question

13．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，为测定已知质量的铝镁合金（设不含其它元素）中镁的质量分数，设计下列三种不同实验方案（所加试剂均为足量）进行探究．填写下列空白．
实验方案一：铝镁合金$\stackrel{盐酸}{→}$测定生成气体的体积
实验装置：问题讨论：
（1）某同学提出该实验装置不够完善，应在A、B之间添加一个装有碱石灰的干燥装置．你的意见是：不需要（填“需要”或“不需要”）．
（2）为准确测定生成气体的体积，实验中应注意的问题是（只要求写出其中一点）：检查装置的气密性或合金完全溶解（或加入足量盐酸，或调整量气管C的高度，使C中液面与B液面相平，待冷却至室温再读体积等）
实验方案二：铝镁合金$\stackrel{氢氧化钠溶液}{→}$过滤，测定剩余固体质量
问题讨论：
（1）称取一定质量的铝镁合金粉末样品，加入过量的NaOH溶液，充分反应．实验中发生反应的化学方程式是2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑．
（2）过滤、洗涤、干燥、称量剩余固体．若未洗涤固体，测得镁的质量分数将偏高（填“偏高”或“偏低”）．
实验方案三：铝镁合金$\stackrel{氢氧化钠溶液}{→}$过滤后的滤液 $\stackrel{盐酸}{→}$过滤，测定沉淀质量
问题讨论：
（1）甲同学认为该方案不可行，试说明理由：Al（OH）₃是两性氢氧化物，加入足量盐酸无沉淀生成（加入盐酸的量不易控制）．
（2）乙同学认为只要调整所加试剂的顺序，就可以达到实验目的，如果他的看法正确，则所得的沉淀是Mg（OH）₂．
（3）丙同学认为也可以通过用足量A物质代替盐酸来达到实验目的，则A物质可以是CO₂，请写出对应反应的化学方程式：NaAlO₂+H₂O+CO₂=Al（OH）₃↓+NaHCO₃．

Answer 1

分析 探究一：（1）氯化氢极易溶于水，又是排水法测定氢气体积，所以挥发的氯化氢和混有的水蒸气不影响氢气体积的测定结果；
（2）装置的气密性、合金是否完全溶解（或加入足量盐酸，或调整量气管C的高度，使C中液面与B液面相平，待冷却至室温再读体积）等会影响测定结果；
探究二：（1）铝与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠与氢气；
 （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；
探究三：（1）镁铝合金溶于氢氧化钠溶液，过滤得到生成偏铝酸钠溶液，加入盐酸的量不易控制，测定结果不准确；
（2）先加盐酸溶解生成氯化铝、氯化镁溶液，加入过量氢氧化钠溶液得到氢氧化镁沉淀；
（3）上述流程中生成的滤液为偏铝酸钠溶液，最好通入过量二氧化碳气体生成氢氧化铝沉淀和碳酸氢钠．

解答 解：探究一：（1）由于氯化氢极易溶于水，又是排水法测定氢气体积，所以挥发的氯化氢和混有的水蒸气不影响氢气体积的测定结果，所以不需要装有碱石灰的干燥装置，故答案为：不需要；
（2）反应中装置的气密性、合金是否完全溶解都会影响测定结果，所以需要检查装置的气密性；合金完全溶解（或加入足量盐酸，或调整量气管C的高度，使C中液面与B液面相平，待冷却至室温再读体积等）
故答案为：检查装置的气密性或合金完全溶解（或加入足量盐酸，或调整量气管C的高度，使C中液面与B液面相平，待冷却至室温再读体积等）；
探究二：（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）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；
[探究三]（1）镁铝合金溶于氢氧化钠溶液，过滤得到生成偏铝酸钠溶液，加入盐酸的量不易控制，Al（OH）₃是两性氢氧化物，加入足量盐酸无沉淀生成（加入盐酸的量不易控制），测定结果不准确；
故答案为：Al（OH）₃是两性氢氧化物，加入足量盐酸无沉淀生成（加入盐酸的量不易控制）；
（2）先加盐酸溶解生成氯化铝、氯化镁溶液，加入过量的氢氧化钠溶液得到氢氧化镁沉淀；
故答案为：Mg（OH）₂；
（3）上述流程中生成的滤液为偏铝酸钠溶液，用足量A物质代替盐酸来达到实验目，最好通入过量二氧化碳气体生成氢氧化铝沉淀和碳酸氢钠：NaAlO₂+H₂O+CO₂=Al（OH）₃↓+NaHCO₃；
故答案为：NaAlO₂+H₂O+CO₂=Al（OH）₃↓+NaHCO₃．

点评 本题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．