Question

【題目】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10.8g鋁鎂合金粉末樣品，溶于V 、物質的量濃度為4.0mol/L NaOH溶液中，充分反應。則NaOH溶液的體積V≥______mL。

（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，測定生成氣體的體積．

【實驗步驟】

（1）同學們擬選用下列實驗裝置完成實驗：

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

（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。于是他們設計了如圖所示的實驗裝置．

①裝置中導管a的作用是______．

②實驗中將堿式滴定管改裝成量氣管，且實驗前后量氣管中液面讀數分別為V1 mL、V2 mL．則產生氫氣的體積為______mL。

③若需確定產生氫氣的物質的量，還需測定的數據是______________。

Answer 1

【答案】【方案一】2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑；

（1）97mL；（2）偏高；

【方案二】（1）E、D、G；（2）①平衡壓強；② V1-V2；③實驗時的溫度和壓強

【解析】

試題分析：方案一：鋁與氫氧化鈉溶液反應生成偏鋁酸鈉與氫氣，反應方程式為2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑，故答案為：2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑；

（1）含鎂為3%時，金屬鋁的含量最高，10.8g合金中鋁的質量為，10.8g×（1-3%）=10.8×97%g，則：

2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑

54g 2mol

10.8g×97% V×10-3L×4.0mol/L

所以54g：（10.8g×97%）=2mol：（V×10-3L×4.0mol/L），解得：V=97，

故V（NaOH溶液）≥97mL，故答案為：97mL；

（2）鎂上會附著偏鋁酸鈉等物質，未洗滌導致測定的鎂的質量偏大，鎂的質量分數偏高，故答案為：偏高；

方案二：（1）裝置的組裝順序：合金與水反應，用排水量氣法測定氫氣的體積，其中盛水的試劑瓶導管一定要短進長出，利用增大壓強原理將水排出，量筒中水的體積就是生成氫氣的體積，量筒內導管應伸入量筒底部，故連接順序為：（A）接（E）（D）接（G），故答案為：E、D、G；

（2）①裝置中導管a的作用是：保持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，故答案為：保持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滴定管的數值零刻度在上方，兩次的體積之差為測定的氫氣的體積，收集氫氣后滴定管內液面讀數減小，所以測定氫氣的體積為V1-V2，故答案為：V1-V2，

③由于氣體受溫度和壓強的影響較大，若要確定氣體的物質的量，必須知道實驗時的溫度和壓強，故答案為：實驗時的溫度和壓強。