题目内容

【题目】某研究性学习小组为测定某含镁3%~5%的铝镁合金(不含其他元素)中镁的质量分数,设计了下列三种不同实验方案进行探究,请根据他们的设计回答有关问题。

【探究一】 实验方案:铝镁合金测定剩余固体质量。

问题讨论:

(1)实验中发生反应的化学方程式是________________。

(2)若实验中称取5.4 g铝镁合金粉末样品,投入V mL

2.0 mol/L NaOH溶液中,充分反应。则NaOH溶液的体积V mL≥________mL。

(3)实验中,当铝镁合金充分反应后,在称量剩余固体质量前,还需进行的实验操作按顺序依次为________________。

【探究二】实验方案:称量x g铝镁合金粉末,放在如图所示 装置的惰性电热板上,通电使其充分灼烧。

问题讨论:

(4)欲计算Mg的质量分数,该实验中还需测定的数据是____________。

(5)假设实验中测出该数据为y g,则原铝镁合金粉末中镁的质量分数为________(用含x、y的代数式表示)。

【探究三】 实验方案:铝镁合金测定生成气体的体积。

问题讨论:

(6)同学们拟选用下边的实验装置完成实验,你认为最简易的装置的连接顺序是a接______________(填接口字母,仪器不一定全选)。

【答案】(1)2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑ (2)97

(3)过滤、洗涤、干燥固体 (4)灼烧后固体的质量

(5)(3分) (6)edg

【解析】

试题分析:(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↑;

(2)含镁为3%时,金属铝的含量最高,5.4g合金中铝的质量为,5.4g×(1-3%)=5.4×97%g,则:

2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2 +3H2↑

54g 2mol

5.4g×97% V×10-3L×2.0mol/L

54g:(5.4g×97%)=2mol:(V×10-3L×2.0mol/L),

解得:V=97,故V(NaOH溶液)≥97mL;

(3)反应后金属铝完全消耗,没有反应的为金属镁,称量金属镁之前需要经过过滤、洗涤、干燥操作,然后再称量固体质量,从而计算出合金中镁的含量;

(4)Mg、Al均与氧气反应,生成金属氧化物,则还需测定生成物的质量;

(5)设xg铝镁合金粉末中含有n mol镁、zmol铝,则24n+27z=x①,

再根据反应关系式:Mg~MgO、Al~Al2O3,最后得到了yg氧化物,据此列式为:40n+51z=y②,根据①②解得:z=(3y5x)÷18mol,铝的质量为:27g/mol×(3y5x)÷18mol=g,合金中镁的质量分数为;

(6)装置的组装顺序:合金与酸反应,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e、d接g。

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