Question

3．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(guī)定其中鋁含量不能低于78%），設計如圖所示裝置進行實驗．
（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是2OH^-+2Al+6H₂O═2[Al（OH）₄]^-+3H₂↑．
（3）傾斜左邊裝置使氫氧化鈉溶液（足量）與質量為a的合金粉末（固體M）充分反應，待反應停止后，進入量氣管氣體的體積為V（已折算成標準狀況）．若量氣管最大量為50 mL，則固體M中鋁的質量[m（Al）]范圍為0＜m_Al＜0.04g．
（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“＞”“＜”或“=”）V．
（5）若a=38 mg，V=44.8 mL（標準狀況），通過計算可知，該合金符合（填“符合”或“不符合”）國家標準．

Answer 1

分析 （1）檢驗裝置的氣密性常用方法為利用氣體的熱脹冷縮或液封氣體形成液面高度差，由裝置圖可知適合選擇液封氣體形成液面高度差，一定時間，液面高度差保持不變，說明氣密性良好；
（2）鋁與氫氧化鈉、水反應生成四羥基合鋁酸鈉、氫氣；
（3）量氣管最大量程為50mL，則產生氫氣的增大體積為50mL，計算氫氣的最大物質的量，根據(jù)電子轉移守恒可知3n（Al）=2n（H₂），據(jù)此計算鋁的最大質量；
（4）Mg、Al都與鹽酸反應生成氫氣，改用鹽酸生成氣體體積增大；
（5）根據(jù)氫氣的體積V=44.8mL計算氫氣的物質的量，根據(jù)電子轉移守恒可知3n（Al）=2n（H₂），據(jù)此計算鋁的質量，再計算Al的質量分數(shù)，據(jù)此判斷．

解答 解：（1）檢驗裝置的氣密性常用方法為利用氣體的熱脹冷縮或液封氣體形成液面高度差，由裝置圖可知適合選擇液封氣體形成液面高度差，檢驗該裝置氣密性的方法為：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，說明裝置密封，
故答案為：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，說明裝置密封；
（2）鋁與氫氧化鈉、水反應生成四羥基合鋁酸鈉、氫氣，反應離子方程式為2OH^-+2Al+6H₂O═2[Al（OH）₄]^-+3H₂↑，
故答案為：2OH^-+2Al+6H₂O═2[Al（OH）₄]^-+3H₂↑；
（3）量氣管最大量程為50mL，則產生氫氣的增大體積為50mL，所以氫氣的最大物質的量為$\frac{0.05L}{22.4L/mol}$=$\frac{0.05}{22.4}$mol，根據(jù)電子轉移守恒可知3n（Al）=2n（H₂）=$\frac{0.05}{22.4}$mol×2，故鋁的最大質量為$\frac{1}{3}$×$\frac{0.05}{22.4}$mol×2×27g/mol=0.04g，所以金屬鋁的質量范圍為0＜m_Al＜0.04g，
故答案為：0＜m_Al＜0.04g；
（4）Mg、Al都與鹽酸反應生成氫氣，改用鹽酸生成氫氣的體積增大，故答案為：＞；
（5）44.8mL氫氣的物質的量為$\frac{0.0448L}{22.4L/mol}$=0.002mol，根據(jù)電子轉移守恒可知3n（Al）=2n（H₂）=0.002mol×2=0.004mol，所以合金中鋁的質量$\frac{1}{3}$×0.004mol×27g/mol=0.036g，合金中Al的質量分數(shù)為$\frac{0.036g}{0.038g}$×100%=94.74%＞78%，故該合金符合標準，
故答案為：符合．

點評 本題考查學生對實驗原理與實驗裝置的理解、元素化合物性質、物質組成測定、化學計算等，難度中等，需要學生具備扎實的基礎知識與綜合運用知識分析問題、解決問題的能力．