Question

某課外興趣小組為探究某種鋁合金（合金元素為Mg Al）是否符合國家質量標準（國家規定其中鋁含量不能低于78％），設計右圖裝置進行實驗。

（1）如何檢驗該裝置的氣密性                                            。
（2）合金樣品固體M與氫氧化鈉溶液反應的離子方程式              。
（3）傾斜左邊裝置使氫氧化鈉溶液(足量)與ag合金粉末(固體M)充分反應，待反應停止后，進入量氣管氣體的體積為VmL(已折算成標準狀況)。若量氣管最大量程為50mL，則固體M中鋁的質量(m)范圍為           。
（4）若將裝置中的氫氧化鈉溶液替換為足量的鹽酸，則反應停止后量氣管內氣體體積      (填“＞”“＜”“＝”)VmL。
（5）若a＝38mg，V＝44.8mL(標準狀況)，請通過計算說明該合金是否符合國家標準(不寫計算過程)              (填“符合”或“不符合”)。

Answer 1

（1）安裝好裝置并在量氣管內加人水，向下移動水準管，靜置片刻。若水準管中液面與量氣管液面維持一定的高度差，說明裝量密封(合理即給分)
（2）2Al＋2OH^－＋2H₂O=2AlO₂^－＋3H₂↑ （3）0＜m＜0.04g(或m＜0.04g  （4）＞ （5）符合

試題分析：（1）裝置氣密性的檢驗，原理通常是想辦法造成裝置不同部位氣體有壓強差，并產生某種明顯的現象。所以根據該裝置的特點可知，檢驗方法是安裝好裝置并在量氣管內加人水，向下移動水準管，靜置片刻。若水準管中液面與量氣管液面維持一定的高度差，說明裝量密封。
（2）鎂與氫氧化鈉溶液不反應，鋁與氫氧化鈉溶液反應生成偏鋁酸鈉和氫氣，反應的離子方程式為2Al＋2OH^－＋2H₂O=2AlO₂^－＋3H₂↑。
（3）由于量氣管最大量程為50mL，這說明反應中最多只能產生50ml氫氣，標準狀況下的物質的量＝＝mol。所以根據方程式2Al＋2OH^－＋2H₂O=2AlO₂^－＋3H₂↑可知最多消耗率的質量＝mol××27g/mol＝0.04g，因此固體M中鋁的質量(m)范圍為0＜m＜0.04g。
（4）由于合金中鎂能和鹽酸反應放出氫氣，所以若將裝置中的氫氧化鈉溶液替換為足量的鹽酸，則反應停止后量氣管內氣體體積＞VmL。
（5）V＝44.8mL(標準狀況)，則氫氣的物質的量＝＝0.002mol，所以消耗鋁的質量＝0.002mol××27g/mol＝0.036g＝36mg。則合金中鋁的質量分數＝×100%＝94.74%＞78％，所以符合國家標準。