Question

【題目】某研究性學習小組為測定某含鎂3%～5%的鋁鎂合金(不含其他元素)中鎂的質量分數，設計了下列三種不同實驗方案進行探究，請根據他們的設計回答有關問題。

【探究一】 實驗方案：鋁鎂合金測定剩余固體質量。

問題討論：

(1)實驗中發生反應的化學方程式是________________。

(2)若實驗中稱取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。則NaOH溶液的體積V mL≥________mL。

(3)實驗中，當鋁鎂合金充分反應后，在稱量剩余固體質量前，還需進行的實驗操作按順序依次為________________。

【探究二】實驗方案：稱量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。

問題討論：

(4)欲計算Mg的質量分數，該實驗中還需測定的數據是____________。

(5)假設實驗中測出該數據為y g，則原鋁鎂合金粉末中鎂的質量分數為________(用含x、y的代數式表示)。

【探究三】 實驗方案：鋁鎂合金測定生成氣體的體積。

問題討論：

(6)同學們擬選用下邊的實驗裝置完成實驗，你認為最簡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)過濾、洗滌、干燥固體 (4)灼燒后固體的質量

(5)(3分) (6)edg

【解析】

試題分析：(1)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↑；

(2)含鎂為3%時，金屬鋁的含量最高，5.4g合金中鋁的質量為，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)反應后金屬鋁完全消耗，沒有反應的為金屬鎂，稱量金屬鎂之前需要經過過濾、洗滌、干燥操作，然后再稱量固體質量，從而計算出合金中鎂的含量；

(4)Mg、Al均與氧氣反應，生成金屬氧化物，則還需測定生成物的質量；

(5)設xg鋁鎂合金粉末中含有n mol鎂、zmol鋁，則24n+27z=x①，

再根據反應關系式：Mg～MgO、Al～Al2O3，最后得到了yg氧化物，據此列式為：40n+51z=y②，根據①②解得：z=(3y5x)÷18mol，鋁的質量為：27g/mol×(3y5x)÷18mol=g，合金中鎂的質量分數為；

(6)裝置的組裝順序：合金與酸反應，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。