Question

铝镁合金已成为飞机制造、化工生产等行业的重要材料．研究性学习小组的同学，为测定某含镁3%～5%的铝镁合金（不含其它元素）中镁的质量分数，设计下列两种不同实验方案进行探究．填写下列空白．

[方案一]将铝镁合金与足量NaOH溶液反应（已知2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑，而镁不与氢氧化钠溶液反应），测定剩余固体质量．
（1）称取5.4g铝镁合金粉末样品，溶于m g 质量分数为8%的NaOH溶液中．为保证合金反应完全，则NaOH溶液的体积V≧______．（假设NaOH溶液的密度为1g/mL）实验室取一定量液体一般用量筒，图1中______（填序号）是量筒的一部分，其读数为______mL．在量取液体体积时，量筒必须放平，视线要与量筒内的液体______保持水平，再读出液体体积数．
（2）过滤、洗涤、干燥、称量固体．该步骤中若未洗涤固体，测得镁的质量分数将______ （填“偏高”、“偏低”或“无影响”）．
[方案二]他们设计了图2所示的实验装置．在分液漏斗中加入稀硫酸，用稀硫酸和铝镁合金反应．
（1）装置的气密性如何检查______；
（2）装置中导管a的作用是______和______．
（3）装置中有刻度的长管叫碱式滴定管，其刻度示意图如方案一第（1）题图中③所示．若实验前后碱式滴定管中液面读数分别为V₁ mL、V₂ mL．则产生氢气的体积为______mL．
（4）写出发生反应的化学方程式______．
[反思]：实验开始时，先打开分液漏斗上口的玻璃塞，再轻轻打开其活塞，一会儿后稀硫酸也不能顺利滴入锥形瓶．请你帮助分析原因______．
（5）若测得镁铝合金中镁的质量分数为4%，现取n克镁铝合金，投入到足量的质量分数为9.8%的稀硫酸溶液中，共收集得到氢气0.8克，则消耗的稀硫酸是______克，该合金的质量n为______．

Answer 1

【答案】分析：[方案一]（1）根据镁的质量分数推求铝的质量分数，根据铝的最大质量求出所需氢氧化钠溶液的体积．根据量筒的特点选择量筒
（2）根据分离镁的操作过程分析误差
[方案二]（1）根据装置的气密性检查方法分析
（2）根据装置的特点分析导管a的作用
（3）根据碱式滴定管中液面示数分析
（4）根据书写方程式的原则书写
（5）根据氢气的质量求出合金总质量．
解答：解：[方案一]（1）镁铝合金中镁占3%～5%，所以铝占95%～97%，当铝含量为97%时用的氢氧化钠最多
设氢氧化钠的体积最少为x
2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂ +3H₂↑
54           80
5.4g×97%   x×1g/mL×8%

x=97mL
量筒的最小刻度在下方，没有0刻度，故选②；读数为2.6mL；读数时视线要与量筒内的液体 凹液面最低处保持水平．
（2）过滤、洗涤、干燥、称量固体．若未洗涤固体，镁表面混有偏铝酸钠固体，则镁的质量偏大，镁的质量分数将偏高；
[方案二]（1）检查装置气密性时，先连接好装置，从碱式滴定管加水，若滴定管中的液面和左边干燥管中的液面有稳定的高度差，则装置不漏气
（2）装置中导管a可保持锥形瓶和分液漏斗间的压强恒定，使稀硫酸能顺利滴下，和消除因稀硫酸的滴入引起的体积误差．
（3）实验前后碱式滴定管中液面读数分别为V₁ mL、V₂ mL．则产生氢气的体积为 V₁-V₂mL．
（4）镁与硫酸反应生成硫酸镁和氢气，铝与硫酸反应生成硫酸铝和氢气，化学方程式为Mg+H₂SO₄ ═MgSO₄+H₂↑ 2Al+3H₂SO₄ ═Al₂（SO₄）₃+3H₂↑
（5）根据元素质量守恒，生成氢气的质量即为硫酸中氢元素的质量，因此硫酸中氢元素质量为0.8g，硫酸质量为
=39.2g，稀硫酸的质量为=400g；
设镁与硫酸反应生成氢气的质量为y，则铝与硫酸反应生成氢气的质量为0.8g-y
Mg+H₂SO₄ ═MgSO₄ +H₂↑
24                    2
n×4%                y
  n=300y
2Al+3H₂SO₄ ═Al₂（SO₄）₃+3H₂↑
54                      6
300y×96%              0.8g-y

y=0.024g
n=300×0.024g=7.3g
故答案为：【方案一】（1）97mL  ②2.6 （2）偏高
【方案二】（1）连接好装置，从碱式滴定管加水，若滴定管中的液面和左边干燥管中的液面有稳定的高度差，则装置不漏气．
（2）保持锥形瓶和分液漏斗间的压强恒定，使稀硫酸能顺利滴下 消除因稀硫酸的滴入引起的体积误差
（3）V₁-V₂
（4）Mg+H₂SO₄ ═MgSO₄+H₂↑  2Al+3H₂SO₄ ═Al₂（SO₄）₃+3H₂↑  锥形瓶内生成的氢气使瓶内压强增大
（5）400 7.3g
点评：本题考查与实验相结合的化学方程式的计算，分析装置特点，明确反应原理是解题关键．