Question

9．某化学学习小组利用下列药品和实验装置测定镁铝合金中镁的质量分数．
实验药品：7.8g镁铝合金，100ml a mol/L稀硫酸，250ml 5mol/LNaOH．
实验步骤：
 ①将7.8g镁铝合金与100ml a mol/L稀硫酸在如图所示装置中充分反应至反应完毕，并收集生成的全部气体．
②向b内的混合液中逐滴加入250ml 5mol/L氢氧化钠溶液并充分混合，当氢氧化钠溶液加至180ml时生成的沉淀量最大．
回答下列问题：
（1）仪器b的名称是圆底烧瓶．
（2）实验步骤①中，为了使实验测量更准确，反应物稀硫酸（填“镁铝合金”或“稀硫酸”）应保证过量；反应结束后，读取量筒所呈现的数据时，需要注意三个问题是：一是要冷却到室温，二是要调整量筒液面与广口瓶液面相平，三是读数时视线要与量筒内液体的凹液面最低处保持水平．
（3）实验步骤②中，当b内混合液中因滴加氢氧化钠溶液至生成的沉淀量最大时，此时所得溶液中的溶质的化学式是Na₂SO₄．
（4）在“a mol/L稀硫酸”中的a的值为4.5．
（5）经正确读数方法读取，实验步骤①得到的气体为8.96L（标准状况下），则合金中镁的质量分数为30.8%．（保留小数点后一位数）

Answer 1

分析 （1）依据装置图示分析b为园底烧瓶；
（2）反应是测定合金的成分，必须使合金全部溶解；排水量气法需要注意水要冷却至室温，调整量筒液面与广口瓶液面相平，使视线与量筒内的凹液面相平；
（3）b内混合液是镁铝和过量硫酸反应后的溶液，为硫酸镁、硫酸铝，滴加氢氧化钠溶液至生成的沉淀量最大时，生成氢氧化镁测定和氢氧化铝沉淀，所以溶液中溶质为硫酸钠；
（4）根据反应过程中生成最大量沉淀时相当于硫酸和氢氧化钠全部反应，依据氢离子和氢氧根离子物质的量相同列式计算；
（5）依据化学方程式，结合消耗硫酸和生成最大量沉淀时消耗氢氧化钠的量，反应后测定气体的量列式计算．

解答 解：（1）实验装置中用于硫酸和合金反应的容器是原地烧瓶，故答案为：圆底烧瓶；
（2）根据实验目的可知测定合金中镁铝的质量分数，实验式需要合金全部反应，所以需要稀硫酸 过量，排水量气法需要注意水要冷却至室温，调整量筒液面与广口瓶液面相平，使视线与量筒内的凹液面相平，
故答案为：稀硫酸；冷却到室温；读数时视线要与量筒内液体的凹液面最低处保持水平；
（3）实验步骤②中，当b内混合液中因滴加氢氧化钠溶液至生成的沉淀量最大时发生的反应为：Mg+H₂SO₄=MgSO₄+H₂↑、2Al+3H₂SO₄=Al₂（SO₄）₃+3H₂↑、Mg²⁺+2OH^-=Mg（OH）₂↓、Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃↓；分析反应得到产生最大量测定后的溶质为Na₂SO₄，
故答案为：Na₂SO₄；
（4）f反应过程中生成最大量沉淀时，依据化学方程式分析判断，相当于硫酸和氢氧化钠全部反应，依据氢离子和氢氧根离子物质的量相同列式：
100mLa mol/L稀硫酸和180mL 5mol/L氢氧化钠溶液恰好反应，0.1×a×2=0.18×5，a=4.5，
故答案为：4.5；
（5）若标准状况下，由实验步骤①得到的气体体积为8.96L，依据反应计算：设镁物质的量为X，铝物质的量为Y；生成氢气物质的量=$\frac{8.96L}{22.4L/mol}$=0.4mol；
Mg+H₂SO₄=MgSO₄+H₂↑、2Al+3H₂SO₄=Al₂（SO₄）₃+3H₂↑
X                                X       Y                                        1.5Y
X+1.5Y=0.4
24X+27Y=7.8
解方程得到：X=0.1mol；Y=0.2mol；
则镁的质量分数$\frac{0.1mol×24g/mol}{7.8g}$×100%=30.8%，
故答案为：30.8%．

点评 本题考查了物质性质的分析判断，合金溶于酸后加入氢氧化钠溶液生成沉淀量的变化分析和计算应用，基础 知识的熟练掌握是解题关键，题目难度中等．