Question

11．鋁鎂合金已成為輪船制造、化工生產(chǎn)等行業(yè)的重要材料．研究性學(xué)習(xí)小組的三位同學(xué)，為測定某含鎂3%-5%的鋁鎂合金（不含其它元素）中鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，設(shè)計下列三種不同實驗方案進(jìn)行探究．填寫下列空白．
[探究一]
實驗方案：鋁鎂合金$\stackrel{NaOH溶液}{→}$測定剩余固體質(zhì)量
實驗中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑
實驗步驟：
（1）稱取5.4g鋁鎂合金粉末樣品，投入V mL 2.0mol•L^-1NaOH溶液中，充分反應(yīng)．NaOH溶液的體積V≥100mL．
（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(zhì)量分?jǐn)?shù)將偏高（填“偏高”或“偏低”）
[探究二]
實驗方案：鋁鎂合金$\stackrel{鹽酸}{→}$測定生成氣體的體積實驗裝置：
問題討論：
（1）某同學(xué)提出該實驗裝置不夠完善，應(yīng)在A、B之間添加一個干燥，除酸霧的裝置．你的意見是：不需要（填“需要”或“不需要”）
（2）為使測定結(jié)果盡可能精確，實驗中應(yīng)注意的問題是（寫出兩點）：①檢查裝置的氣密性；②合金完全溶解（或加入足量鹽酸，或調(diào)整量氣管C的高度，使C中液面與B液面相平，待冷卻至室溫再讀體積等合理答案）；
[探究三]
實驗方案：稱量xg鋁鎂合金粉末，放在如右圖所示裝置的惰性電熱板上，通電使其充分灼燒．
問題討論：
（1）欲計算Mg的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，該實驗中還需測定的數(shù)據(jù)是灼燒后固體的質(zhì)量
（2）若用空氣代替O₂進(jìn)行實驗，對測定結(jié)果何影響？偏高（填“偏高”或“偏低”或“無影響”）

Answer 1

分析 探究一：鋁與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成偏鋁酸鈉與氫氣；
（1）鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)最小時，金屬鋁的質(zhì)量最大，需要的氫氧化鈉溶液最多，實際需要氫氧化鈉溶液的體積應(yīng)大于或等于最大值，據(jù)此計算；
（2）鎂上會附著偏鋁酸鈉等物質(zhì)，未洗滌導(dǎo)致測定的鎂的質(zhì)量偏大；
探究二：（1）氯化氫極易溶于水，揮發(fā)的氯化氫不影響氫氣體積的測定結(jié)果，所以不需要加除霧裝置；
（2）裝置的氣密性、合金是否完全溶解（或加入足量鹽酸，或調(diào)整量氣管C的高度，使C中液面與B液面相平，待冷卻至室溫再讀體積）等會影響測定結(jié)果；
探究三：（1）Mg、Al都能夠與氧氣化學(xué)反應(yīng)生成氧化物；
（2）用空氣代替O₂進(jìn)行實驗，發(fā)生反應(yīng)：3Mg+N₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$Mg₃N₂，2Mg+CO₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2MgO+C，測定生成固體的質(zhì)量變大．

解答 解：探究一：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↑，
故答案為：2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑；
（1）含鎂為零時，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    V×10^-3L×2.0mol/L
所以54g：5.4g=2mol：（V×10^-3L×2.0mol/L），
解得：V=100mL，故V（NaOH溶液）≥100mL；
故答案為：100mL；
（2）鎂上會附著偏鋁酸鈉等物質(zhì)，未洗滌導(dǎo)致測定的鎂的質(zhì)量偏大，鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏高，
故答案為：偏高；
探究二：（1）由于氯化氫極易溶于水，揮發(fā)的氯化氫不影響氫氣體積的測定結(jié)果，所以不需要加除霧裝置，
故答案為：不需要；
（2）反應(yīng)中裝置的氣密性、合金是否完全溶解都會影響測定結(jié)果，
故答案為：檢查裝置的氣密性；合金完全溶解（或加入足量鹽酸，或調(diào)整量氣管C的高度，使C中液面與B液面相平，待冷卻至室溫再讀體積等合理答案）；
【探究三】
（1）Mg、Al均與氧氣反應(yīng)，生成金屬氧化物，則還需測定生成物的質(zhì)量，
故答案為：灼燒后固體的質(zhì)量；
若用空氣代替O₂進(jìn)行實驗，發(fā)生反應(yīng)：3Mg+N₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$Mg₃N₂，2Mg+CO₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2MgO+C，測定生成固體的質(zhì)量變大，則鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏高，
故答案為：偏高．

點評 本題考查物質(zhì)含量的測定、對實驗原理與裝置的理解、實驗方案設(shè)計等，難度中等，理解實驗原理是解題的關(guān)鍵，是對知識的綜合考查，需要學(xué)生具有知識的基礎(chǔ)與綜合運用知識分析問題、解決問題的能力．