Question

3．某课外兴趣小组为探究某种铝合金（合金元素为Mg、Al）是否符合国家质量标准（国家规定其中铝含量不能低于78%），设计如图所示装置进行实验．
（1）如何检验该装置的气密性？
（2）合金样品固体M与氢氧化钠溶液反应的离子方程式是2OH^-+2Al+6H₂O═2[Al（OH）₄]^-+3H₂↑．
（3）倾斜左边装置使氢氧化钠溶液（足量）与质量为a的合金粉末（固体M）充分反应，待反应停止后，进入量气管气体的体积为V（已折算成标准状况）．若量气管最大量为50 mL，则固体M中铝的质量[m（Al）]范围为0＜m_Al＜0.04g．
（4）若将装置中的氢氧化钠溶液替换为足量的盐酸，则反应停止后量气管内气体体积＞（填“＞”“＜”或“=”）V．
（5）若a=38 mg，V=44.8 mL（标准状况），通过计算可知，该合金符合（填“符合”或“不符合”）国家标准．

Answer 1

分析 （1）检验装置的气密性常用方法为利用气体的热胀冷缩或液封气体形成液面高度差，由装置图可知适合选择液封气体形成液面高度差，一定时间，液面高度差保持不变，说明气密性良好；
（2）铝与氢氧化钠、水反应生成四羟基合铝酸钠、氢气；
（3）量气管最大量程为50mL，则产生氢气的增大体积为50mL，计算氢气的最大物质的量，根据电子转移守恒可知3n（Al）=2n（H₂），据此计算铝的最大质量；
（4）Mg、Al都与盐酸反应生成氢气，改用盐酸生成气体体积增大；
（5）根据氢气的体积V=44.8mL计算氢气的物质的量，根据电子转移守恒可知3n（Al）=2n（H₂），据此计算铝的质量，再计算Al的质量分数，据此判断．

解答 解：（1）检验装置的气密性常用方法为利用气体的热胀冷缩或液封气体形成液面高度差，由装置图可知适合选择液封气体形成液面高度差，检验该装置气密性的方法为：安装好装置并在量气管内加人水，向下移动水准管，静置片刻，若水准管中液面与量气管液面维持一定的高度差，说明装置密封，
故答案为：安装好装置并在量气管内加人水，向下移动水准管，静置片刻，若水准管中液面与量气管液面维持一定的高度差，说明装置密封；
（2）铝与氢氧化钠、水反应生成四羟基合铝酸钠、氢气，反应离子方程式为2OH^-+2Al+6H₂O═2[Al（OH）₄]^-+3H₂↑，
故答案为：2OH^-+2Al+6H₂O═2[Al（OH）₄]^-+3H₂↑；
（3）量气管最大量程为50mL，则产生氢气的增大体积为50mL，所以氢气的最大物质的量为$\frac{0.05L}{22.4L/mol}$=$\frac{0.05}{22.4}$mol，根据电子转移守恒可知3n（Al）=2n（H₂）=$\frac{0.05}{22.4}$mol×2，故铝的最大质量为$\frac{1}{3}$×$\frac{0.05}{22.4}$mol×2×27g/mol=0.04g，所以金属铝的质量范围为0＜m_Al＜0.04g，
故答案为：0＜m_Al＜0.04g；
（4）Mg、Al都与盐酸反应生成氢气，改用盐酸生成氢气的体积增大，故答案为：＞；
（5）44.8mL氢气的物质的量为$\frac{0.0448L}{22.4L/mol}$=0.002mol，根据电子转移守恒可知3n（Al）=2n（H₂）=0.002mol×2=0.004mol，所以合金中铝的质量$\frac{1}{3}$×0.004mol×27g/mol=0.036g，合金中Al的质量分数为$\frac{0.036g}{0.038g}$×100%=94.74%＞78%，故该合金符合标准，
故答案为：符合．

点评 本题考查学生对实验原理与实验装置的理解、元素化合物性质、物质组成测定、化学计算等，难度中等，需要学生具备扎实的基础知识与综合运用知识分析问题、解决问题的能力．