Question

 （每空2分，共16分） 鋁鎂合金已成為飛機制造、化工生產等行業的重要材料。研究性學習小組的同學，為測定某含鎂3％-5％的鋁鎂合金（不含其它元素）中鎂的質量分數，設計下列兩種不同實驗方案進行探究。填寫下列空白。

[方案一]

〖實驗方案〗將鋁鎂合金與足量NaOH溶液反應，測定剩余固體質量。實驗中發生反應的化學方程式是                            。

〖實驗步驟〗

（1）稱取5.4g鋁鎂合金粉末樣品，溶于V mL 2.0 mol/L NaOH溶液中。為使其反應完全，則NaOH溶液的體積V ≥               。

（2）過濾、洗滌、干燥、稱量固體。該步驟中若未洗滌固體，測得鎂的質量分數將          (填“偏高”、“偏低”或“無影響”)。

[方案二]

〖實驗方案〗將鋁鎂合金與足量稀硫酸溶液反應，測定生成氣體在通常狀況（約20℃，1.0110⁵Pa）的體積。

〖問題討論〗（1）同學們擬選用下列實驗裝置完成實驗：

①你認為最簡易的裝置其連接順序是：a接（   ）（    ）接（   ）（   ）接（   ）（填接口字母，可不填滿。）

②實驗開始時，先打開分液漏斗上口的玻璃塞，再輕輕打開分液漏斗可旋轉的活塞，一會兒后稀硫酸也不能順利滴入錐形瓶中。請你幫助分析原因                          。

③實驗結束時，在讀取測量實驗中生成氫氣的體積時，你認為最合理的順序是           。

A．等待實驗裝置冷卻

B．上下移動量筒f，使其中液面與廣口瓶中液面相平

C．上下移動量筒g，使其中液面與廣口瓶中液面相平

D．視線與凹液面的最低點水平讀取量筒中水的體積

（2）仔細分析實驗裝置后，同學們經討論認為以下兩點會引起較大誤差：稀硫酸滴入錐形瓶中，即使不生成氫氣，也會將瓶內空氣排出，使所測氫氣體積偏大；實驗結束時，連接廣口瓶和量筒的導管中有少量水存在，使所測氫氣體積偏小。于是他們設計了右圖所示的實驗裝置。

①裝置中導管a的作用是                          。

②實驗前后堿式滴定管中液面讀數分別為V₁ mL、V₂ mL。則產生氫氣的體積為_________mL。

 

Answer 1

【答案】

（每空2分，共16分）[方案一]〖實驗方案〗   2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑ 

(1）   97mL           （2）   偏高  

[方案二](1）①   edg    

②  鋅與稀硫酸反應放熱且生成氣體，使錐形瓶中氣體壓強變大  ③   ACD 

(2）①使分液漏斗內氣體壓強與錐形瓶內氣體壓強相等，打開分液漏斗活塞時稀硫酸能順利滴下；滴入錐形瓶的稀硫酸體積等于進入分液漏斗的氣體體積，從而消除由于加入稀硫酸引起的氫氣體積誤差。       ②   V₁－V₂      

【解析】[方案一]由于鎂和氫氧化鈉不反應，而鋁是反應的，所以反應的方程式是2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑；合金中鋁的質量最多是5.4g×0.97，則物質的量的是0.2mol×0.97，因此需要氫氧化鈉是0.2mol×0.97，所以氫氧化鈉溶液溶液的體積至少是97mol；由于固體會吸附某些離子，所以固體的質量會增加，則鎂的質量分數將偏高。

[方案二](1）① 由于通過排水法測量氣體的體積，因此不需要干燥氣體，所以最簡易的裝置其連接順序是aedg。

②稀硫酸不能滴下，說明容器內壓強大于大氣壓，這是由于鋅和稀硫酸的反應是放熱反應，且生成氫氣，導致壓強增大，液體不能滴下。

③讀數時必需保證容器內外壓強是相同的，所以選項ACD正確，答案選ACD。

（2）①為了使稀硫酸順利滴下，且消除由于加入稀硫酸引起的氫氣體積誤差，所以其作用是使分液漏斗內氣體壓強與錐形瓶內氣體壓強相等，打開分液漏斗活塞時稀硫酸能順利滴下；滴入錐形瓶的稀硫酸體積等于進入分液漏斗的氣體體積，從而消除由于加入稀硫酸引起的氫氣體積誤差。

②堿式滴定管中液面的前后差值就是生成的氫氣體積，所以氫氣的體積是 V₁－V₂ ml。