Question

某研究性学习小组为了测定某品牌合金中铝的含量，现设计了如图实验：已知：
（1）该铝合金的主要成分为铝、镁、铜、硅．
（2）常温下，硅能和NaOH发生反应：Si+2NaOH+H₂O═Na₂SiO₃+2H₂↑．
请回答下列问题：

（1）固体A的成分是

 

；
（2）生成固体B的离子方程式为

 

；步骤③中生成沉淀的离子方程式为

 

；
（3）检验步骤③中沉淀是否洗涤干净的实验操作为

 

；
（4）该样品中铝的质量分数是

 

；（用a、b表示）
（5）下列因操作不当，会使测定结果偏大的是

 

；
A．第①步中加入NaOH溶液不足           B．第②步中加入盐酸不足时
C．第③步中沉淀未用蒸馏水洗涤          D．第④步对沉淀灼烧不充分．

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：铝合金的主要成分为铝、镁、铜、硅加入过量氢氧化钠溶液过滤，固体A为Mg、Cu，溶液M为NaAlO₂，Na₂SiO₃，溶液M中加入过量盐酸反应过滤得到固体B为H₂SiO₃，溶液N中为AlCl₃溶液加入过量氨水过滤洗涤得到氢氧化铝沉淀灼烧得到固体C为Al₂O₃；
（1）依据上述分析可知固体A为Mg、Cu，；
（2）B为硅酸钠和盐酸反应生成硅酸沉淀得 反应，步骤③是氯化铝和一水合氨反应生成氢氧化铝沉淀的反应；
（3）沉淀表面沾有氯化铵溶液，检验最后一次洗涤液中是否含有氯离子设计实验证明；
（4）分析可知固体C为Al₂O₃，依据铝元素守恒计算；
（5）A．第①步中加入NaOH溶液不足，铝为全部溶解，测定结果偏低；          
B．第②步中加入盐酸不足时，生成的偏铝酸钠为全部反应导致最后生成的氧化铝质量减小，结果偏低；
C．第③步中沉淀未用蒸馏水洗涤，表面有杂质氯化钠、氯化铵，灼烧氯化铵分解，氯化钠对测定结果固体C质量增大； 
D．第④步对沉淀灼烧不充分，得到固体C质量增大．

解答： 铝合金的主要成分为铝、镁、铜、硅加入过量氢氧化钠溶液过滤，固体A为Mg、Cu，溶液M为NaAlO₂，Na₂SiO₃，溶液M中加入过量盐酸反应过滤得到固体B为H₂SiO₃，溶液N中为AlCl₃溶液加入过量氨水过滤洗涤得到氢氧化铝沉淀灼烧得到固体C为Al₂O₃；
（1）依据上述分析可知固体A为Mg、Cu；
故答案为：Mg、Cu；
（2）B为硅酸钠和盐酸反应生成硅酸沉淀的反应，离子方程式为：SiO₃^2-+2H⁺=H₂SiO₃↓，步骤③是氯化铝和一水合氨反应生成氢氧化铝沉淀的反应，离子方程式为：Al³⁺+3NH₃?H₂O=Al（OH）₃↓+3NH₄⁺；
故答案为：SiO₃^2-+2H⁺=H₂SiO₃↓，Al³⁺+3NH₃?H₂O=Al（OH）₃↓+3NH₄⁺；
（3）沉淀表面沾有氯化铵、氯化钠溶液，检验最后一次洗涤液中是否含有氯离子设计实验证明，取最后一次洗涤液，加入AgNO₃溶液，如产生白色沉淀，则没有洗涤干净；反之则洗涤干净；
故答案为：取最后一次洗涤液，加入AgNO₃溶液，如产生白色沉淀，则没有洗涤干净；反之则洗涤干净；
（4）分析可知bg固体C为Al₂O₃，依据铝元素守恒计算，铝的质量分数=

bg 102g/mol ×2×27g/mol

ag

×100%=

9b

17a

×100%；
故答案为：

9b

17a

×100%；
（5）A．第①步中加入NaOH溶液不足，铝为全部溶解，测定结果偏低，故A不符合；          
B．第②步中加入盐酸不足时，生成的偏铝酸钠为全部反应导致最后生成的氧化铝质量减小，结果偏低，故B不符合；
C．第③步中沉淀未用蒸馏水洗涤，表面有杂质氯化钠、氯化铵，灼烧氯化铵分解，氯化钠对测定结果固体C质量增大，铝质量分数增大，故C正确； 
D．第④步对沉淀灼烧不充分，得到固体C质量增大，铝质量分数增大，故D正确；
故答案为：C D；

点评：本题考查了物质组成的实验测定过程分析判断，物质性质的理解应用，实验基本操作的熟练掌握是解题关键，题目难度中等．