Question

含鎂3%～5%的鋁鎂合金，現(xiàn)已成為輪船制造、化工生產(chǎn)、機械制造等行業(yè)的重要原材料．現(xiàn)有一塊鋁鎂合金，欲測定其中鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，幾位同學(xué)設(shè)計了不同的實驗方案．
實驗設(shè)計1：
鋁鎂合金

鹽酸

測定生成氣體的體積
實驗設(shè)計2：
鋁鎂合金

NaOH溶液

充分反應(yīng)后測定剩余固體的質(zhì)量
實驗設(shè)計3：
鋁鎂合金

鹽酸

溶液

適量NaOH溶液

過濾，測定沉淀的質(zhì)量
（1）請寫出上述方案中有關(guān)反應(yīng)的離子反應(yīng)方程式

 

；

 

；

 

；

 

；

 

．
（2）上述各實驗方案能否測出合金中鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)？請說明理由．

 

．

Answer 1

考點：性質(zhì)實驗方案的設(shè)計,探究物質(zhì)的組成或測量物質(zhì)的含量

專題：實驗探究和數(shù)據(jù)處理題

分析：（1）實驗設(shè)計一、鎂和鋁與酸反應(yīng)生成的氫氣；
實驗設(shè)計二、鋁與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成的氫氣；
實驗設(shè)計三、鎂鋁和鹽酸反應(yīng)生成氯化鎂和氯化鋁，加入過量氫氧化鈉溶液，生成沉淀是氫氧化鎂的質(zhì)量，氫氧化鋁溶于過量的氫氧化鈉溶液；
（2）實驗設(shè)計一、生成氣體體積是鎂和鋁與酸反應(yīng)生成的氫氣體積，利用合金質(zhì)量和氫氣的物質(zhì)的量列出方程求解即可；
實驗設(shè)計二、生成的氣體是鋁與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成的氫氣，根據(jù)氫氣的物質(zhì)的量計算出鋁的物質(zhì)的量，依據(jù)合金質(zhì)量再求出鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
實驗設(shè)計三、需要加入過量氫氧化鈉溶液，生成沉淀是氫氧化鎂的質(zhì)量，根據(jù)鎂原子守恒計算出鎂的質(zhì)量，結(jié)合合金質(zhì)量計算鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

解答： 解：（1）實驗設(shè)計一、鎂和鋁與酸反應(yīng)生成的氫氣，反應(yīng)的離子方程式為：Mg+2H⁺=Mg²⁺+H₂↑，2Al+6H⁺=2AL³⁺+3H₂↑；
實驗設(shè)計二、鋁與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成的氫氣，反應(yīng)的離子方程式為：2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+H₂↑；
實驗設(shè)計三、鎂鋁和鹽酸反應(yīng)生成氯化鎂和氯化鋁，加入過量氫氧化鈉溶液，生成沉淀是氫氧化鎂的質(zhì)量，氫氧化鋁溶于過量的氫氧化鈉溶液，反應(yīng)的離子方程式為：Mg+2H⁺=Mg²⁺+H₂↑，2Al+6H⁺=2AL³⁺+3H₂↑，Al³⁺+3OH^-=AL（OH）₃↓，Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O；
故答案為：Mg+2H⁺=Mg²⁺+H₂↑
2Al+6H⁺=2AL³⁺+3H₂↑
2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+H₂↑
Al³⁺+3OH^-=AL（OH）₃↓
Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O；
（2）實驗設(shè)計一、可以測出合金中鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；流程分析生成氣體體積是鎂和鋁與酸反應(yīng)生成的氫氣體積，利用合金質(zhì)量和氫氣的物質(zhì)的量列出方程求解即可，可以計算鎂的質(zhì)量得到鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
實驗設(shè)計二、分析流程可知，實驗方案可以測出合金中鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；生成的氣體是鋁與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成的氫氣，根據(jù)氫氣的物質(zhì)的量計算出鋁的物質(zhì)的量，依據(jù)合金質(zhì)量再求出鎂的質(zhì)量；
實驗設(shè)計三、流程分析，不能準(zhǔn)確測定鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，需要加入過量氫氧化鈉溶液，生成沉淀是氫氧化鎂的質(zhì)量，根據(jù)鎂原子守恒計算出鎂的質(zhì)量，結(jié)合合金質(zhì)量計算鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，反應(yīng)過程中適量的氫氧化鈉溶液不能確定生成的沉淀全部是氫氧化鎂沉淀，所以本方案不能準(zhǔn)確測得鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
故答案為：實驗設(shè)計一、生成氣體體積是鎂和鋁與酸反應(yīng)生成的氫氣體積，利用合金質(zhì)量和氫氣的物質(zhì)的量列出方程求解即可，可以計算鎂的質(zhì)量，測出合金中鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
實驗設(shè)計二、生成的氣體是鋁與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成的氫氣，根據(jù)氫氣的物質(zhì)的量計算出鋁的物質(zhì)的量，依據(jù)合金質(zhì)量再求出鎂的質(zhì)量，可以測出合金中鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
實驗設(shè)計三、需要加入過量氫氧化鈉溶液，生成沉淀是氫氧化鎂的質(zhì)量，根據(jù)鎂原子守恒計算出鎂的質(zhì)量，結(jié)合合金質(zhì)量計算鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，反應(yīng)過程中適量的氫氧化鈉溶液不能確定生成的沉淀全部是氫氧化鎂沉淀，所以本方案不能準(zhǔn)確測得鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

點評：本題考查鎂和鋁的化學(xué)性質(zhì)、化學(xué)實驗方案的設(shè)計，物質(zhì)含量測定、化學(xué)計算等，難度中等，掌握鎂和鋁的化學(xué)性質(zhì)是解題的關(guān)鍵．