Question

第29屆奧運會祥云火炬的外殼材料是高強度的鋁鎂合金．某課外活動小組欲對鋁鎂合金進行研究，測定其中鎂的質量分數，他們利用鹽酸、氫氧化鈉溶液設計了三種不同的實驗方案：
方案一：鋁鎂合金

NaOH溶液

測定生成氣體的體積
方案二：鋁鎂合金

鹽酸

測定生成氣體的體積
方案三：鋁鎂合金

鹽酸

溶液

過量NaOH溶液

懸濁液

過濾、洗滌、燒灼、冷卻

稱量灼燒產物的質量．
（1）寫出方案一中發(fā)生反應的離子方程式

2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑

．
（2）實驗小組根據方案二設計了兩個實驗裝置，如圖1（圖中的鐵架臺已省略）．
你認為選擇

乙

（選填甲或乙）裝置進行實驗更合理，誤差更小．
（3）用方案三進行實驗時，除了稱量灼燒產物質量外，還需稱量的是

合金樣品的質量

．
（4）拓展研究：在向鋁鎂合金溶于鹽酸后的溶液中加入過量NaOH溶液時，生成沉淀的質量與加入NaOH溶液體積的關系可用數軸關系表示：
請你判斷，根據圖2數軸申的數據能否求出合金中鎂的質量分數？

能

 （選填“能”或“不能”）
下列①②兩題選一題作答．
①若不能求出合金中鎂的質量分數，請說明理由

不填

．
②若能求出合金中鎂的質量分數，則鎂的質量分數為

30.8%

．

Answer 1

分析：（1）鋁和NaOH溶液反應生成偏鋁酸鈉和氫氣；
（2）乙裝置中可以能使鹽酸與合金的反應隨時停止，操作簡單；
（3）還需要稱量合金樣品的質量；
（4）加入NaOH溶液50mL～60mL為Al（OH）₃與NaOH的反應，可計算Al³⁺的物質的量，則加入NaOH溶液10mL～50mL為Al³⁺和Mg²⁺消耗的體積，根據方程式Mg²⁺+2OH^-=Mg（OH）₂↓、Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃↓可知Al和Mg的物質的量之比，進而可計算鎂的質量分數．

解答：解：（1）鎂和氫氧化鈉溶液不反應，但鋁是可以的，反應的離子方程式是2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑，故答案為：2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑；
（2）根據裝置構造特點可知，乙裝置中可以能使鹽酸與合金的反應隨時停止，操作簡單，所以實驗更合理，誤差更小，故答案為：乙；
（3）灼燒得到的是氧化鎂，所以要計算合金中鎂的質量分數，還需要稱量合金樣品的質量，故答案為：合金樣品的質量；
（4）根據數軸可知，溶解氫氧化鋁消耗的氫氧化鈉溶液是60ml-50ml=10ml，則生成氫氧化鋁消耗的氫氧化鈉溶液體積應該是30ml，所以生成氫氧化鎂消耗的氫氧化鈉溶液體積是50ml-10ml-30ml=10ml，則根據方程式Mg²⁺+2OH^-=Mg（OH）₂↓、Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃↓可知Al和Mg的物質的量之比是2：1的，則鎂的質量分數是

24

24+2×27

×100%=30.8%，故答案為：能；30.8%．

點評：該題考查鎂鋁合金中鎂質量分數測定探究實驗的有關判斷，是高考中的常見題型，屬于中等難度的試題，試題綜合性強，在注重對基礎知識鞏固和訓練的同時，側重對學生能力的培養(yǎng)和解題方法的指導與訓練，有利于培養(yǎng)學生規(guī)范嚴謹的實驗設計能力以及評價能力，該類試題綜合性強，理論和實踐的聯(lián)系緊密，有的還提供一些新的信息，這就要求學生必須認真、細致的審題，聯(lián)系所學過的知識和技能，進行知識的類比、遷移、重組，全面細致的思考才能得出正確的結論．