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)了下列三種不同實(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(wèn)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(wèn)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(chēng)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≥________mL。

(3)實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)鋁鎂合金充分反應(yīng)后，在稱(chēng)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_(kāi)_______________。

【探究二】實(shí)驗(yàn)方案：稱(chēng)量x g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(wèn)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)是____________。

(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_(kāi)_______(用含x、y的代數(shù)式表示)。

【探究三】 實(shí)驗(yàn)方案：鋁鎂合金測(cè)定生成氣體的體積。

問(wèn)題討論：

(6)同學(xué)們擬選用下邊的實(shí)驗(yàn)裝置完成實(shí)驗(yàn)，你認(rèn)為最簡(jiǎn)易的裝置的連接順序是a接______________(填接口字母，儀器不一定全選)。

Answer 1

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

(3)過(guò)濾、洗滌、干燥固體 (4)灼燒后固體的質(zhì)量

(5)(3分) (6)edg

【解析】

試題分析：(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(méi)有反應(yīng)的為金屬鎂，稱(chēng)量金屬鎂之前需要經(jīng)過(guò)過(guò)濾、洗滌、干燥操作，然后再稱(chēng)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=g，合金中鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為；

(6)裝置的組裝順序：合金與酸反應(yīng)，用排水量氣法測(cè)定氫氣的體積，其中盛水的試劑瓶導(dǎo)管一定要短進(jìn)長(zhǎng)出，利用增大壓強(qiáng)原理將水排出，量筒中水的體積就是生成氫氣的體積，量筒內(nèi)導(dǎo)管應(yīng)伸入量筒底部，故連接順序?yàn)閍接e、d接g。