Question

9．為測定某含鋁鎂合金（不含其它元素）中鎂的質量分數(shù)，研究性學習小組的三位同學，設計下列三種不同實驗方案進行探究．填寫下列空白：
【探究一】
實驗方案：鋁鎂合金與燒堿溶液反應，測定剩余固體質量．實驗中發(fā)生反應的化學方程式是2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑
實驗步驟：
（1）稱取5.4g鋁鎂合金粉末樣品，投入amL2.0mol/LNaOH溶液中充分反應．則a≥100；
（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(shù)將偏高（填“偏高”或“偏低”）．
【探究二】
實驗方案：鋁鎂合金與鹽酸反應，測定生成氣體的體積．實驗裝置如圖1：
問題討論：
（3）某同學提出該實驗裝置不夠完善，應在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”）．
（4）為使測定結果盡可能精確，讀數(shù)時應注意的問題是（寫出兩點）：①待冷卻至室溫再讀體積，調整量氣管C的高度，使C中液面與B液面相平②視線與凹液面最低處相切，平視讀數(shù)等
【探究三】
實驗方案：稱量x g鋁鎂合金粉末，放在如圖2所示裝置的惰性電熱板上，通電使其充分灼燒．
問題討論：
（5）該實驗中還需測定的數(shù)據(jù)是灼燒后固體的質量
（6）用O₂而不用空氣的理由是氮氣會與鎂反應生成氮化鎂．

Answer 1

分析 探究一：鋁與氫氧化鈉溶液反應生成偏鋁酸鈉與氫氣；
（1）鎂的質量分數(shù)最小時，金屬鋁的質量最大，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，未洗滌導致測定的鎂的質量偏大；
探究二：（3）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果，所以不需要加除霧裝置；
（4）調整量氣管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，視線與凹液面最低處相切，平視讀數(shù)等；
探究三：（5）Mg、Al都能夠與氧氣化學反應生成氧化物；
（6）用空氣代替O₂進行實驗，發(fā)生反應：3Mg+N₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$Mg₃N₂，2Mg+CO₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2MgO+C，測定生成固體的質量變大．

解答 解：探究一：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0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    a×10^-3L×2.0mol/L
所以54g：5.4g=2mol：（a×10^-3L×2.0mol/L），
解得：a=100mL，
故a（NaOH溶液）≥100mL；
故答案為：100；
（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(shù)偏高，故答案為：偏高；
探究二：（3）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果，所以不需要加除霧裝置，故答案為：不需要；
（4）為使測定結果盡可能精確，讀數(shù)時應注意的問題是，調整量氣管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，視線與凹液面最低處相切，平視讀數(shù)等，故答案為：待冷卻至室溫再讀體積，調整量氣管C的高度，使C中液面與B液面相平；視線與凹液面最低處相切，平視讀數(shù)等；
【探究三】：
（5）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，該實驗中還需測定的數(shù)據(jù)是：灼燒后固體的質量，故答案為：灼燒后固體的質量；
（6）若用空氣代替O₂進行實驗，發(fā)生反應：3Mg+N₂ $\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$Mg₃N₂，2Mg+CO₂ $\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2MgO+C，氮氣會與鎂反應生成氮化鎂，測定生成固體的質量變大，則鎂的質量分數(shù)偏高，故答案為：氮氣會與鎂反應生成氮化鎂．

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