Question

【題目】某研究性學(xué)習(xí)小組為測(cè)定某含鎂3%～5%的鋁鎂合金(不含其他元素)中鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，設(shè)計(jì)了下列兩種不同實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行探究，請(qǐng)根據(jù)他們的設(shè)計(jì)回答有關(guān)問題。

[探究一]實(shí)驗(yàn)方案：鋁鎂合金測(cè)定剩余固體質(zhì)量。

問題討論：

（1）實(shí)驗(yàn)中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是___________________。

（2）若實(shí)驗(yàn)中稱取5.4 g鋁鎂合金粉末樣品，投入V mL 2.0 mol/L NaOH溶液中，充分反應(yīng)。則NaOH溶液的體積V≥________ mL。

（3）實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)鋁鎂合金充分反應(yīng)后，在稱量剩余固體質(zhì)量前，還需進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)操作按順序依次為_________________________________________。

[探究二]實(shí)驗(yàn)方案：稱量x g的鋁鎂合金粉末，放在如圖所示裝置的惰性電熱板上，通電使其充分灼燒。

問題討論：

（4）欲計(jì)算Mg的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，該實(shí)驗(yàn)中還需測(cè)定的數(shù)據(jù)_____________________。

（5）假設(shè)實(shí)驗(yàn)中測(cè)出該數(shù)據(jù)為y g，則原鋁鎂合金粉末中鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為________(用含x、y的代數(shù)式表示)。

Answer 1

【答案】 2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑ 97 過濾、洗滌、干燥固體 灼燒后固體的質(zhì)量

【解析】（1）鋁與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成偏鋁酸鈉與氫氣，反應(yīng)方程式為2Al＋2NaOH＋2H2O＝2NaAlO2＋3H2↑；

（2）含鎂為3%時(shí)，金屬鋁的含量最高，5.4g合金中鋁的質(zhì)量為，5.4g×（1-3%）=5.4×97%g，則：

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）反應(yīng)后金屬鋁完全消耗，沒有反應(yīng)的為金屬鎂，稱量金屬鎂之前需要經(jīng)過過濾、洗滌、干燥操作，然后再稱量固體質(zhì)量，從而計(jì)算出合金中鎂的含量；

（4）Mg、Al均與氧氣反應(yīng)，生成金屬氧化物，則還需測(cè)定生成物的質(zhì)量；

（5）設(shè)xg鋁鎂合金粉末中含有n mol鎂、zmol鋁，則24n+27z=x①，再根據(jù)反應(yīng)關(guān)系式：Mg～MgO、Al～Al2O3，最后得到了yg氧化物，據(jù)此列式為：40n+51z=y②，根據(jù)①②解得：z=(3y5x)/18mol，鋁的質(zhì)量為：27g/mol×(3y5x)/18mol=(9y15x)/2g，合金中鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為。