Question

6．含镁3%～5%的铝镁合金，现已成为轮船、化工、机械制造等行业的重要原材料．现有一块已知质量的铝镁合金，欲测定其中镁的质量分数，几位同学设计了不同的实验方案．
实验设计1：铝镁合金$\stackrel{盐酸}{→}$ 测定生成气体的体积（标准状况）
实验设计2：铝镁合金 $\stackrel{NaOH溶液}{→}$ 测定生成气体的体积（标准状况）
实验设计3：镁铝合金$\stackrel{盐酸}{→}$$\stackrel{过量NaOH溶液}{→}$过滤，测定沉淀的质量
回答下列问题：
（1）写出实验设计2方案中有关单质铝的化学反应方程式2Al+2NaOH+2H₂O═2NaAlO₂+3H₂↑；
（2）下列各实验方案中，能测出合金中镁的质量分数的是D．
A..实验设计1   B．实验设计2   C．实验设计3    D．都可以
（3）若按实验设计3进行实验，将m g镁铝合金，溶于过量盐酸中，再加入过量的NaOH溶液，可得到白色沉淀；将此沉淀洗净、干燥后，称得质量为w g．求合金中镁的质量分数$\frac{12w}{29m}$×100%．

Answer 1

分析 （1）铝与氢氧化钠溶液反应生成的氢气；
（2）实验设计1：Mg、Al均与盐酸反应，生成H₂，体现还原性，根据合金的质量和氢气的体积可求出镁的质量分数；
实验设计2：只有铝与氢氧化钠溶液反应，生成氢气，体现还原性，根据合金的质量和氢气的体积可求出镁的质量分数；
实验设计3：Mg、Al与盐酸反应后，再加入过量NaOH溶液，Mg²⁺生成Mg（OH）₂沉淀，Al³⁺生成NaAlO₂溶液，根据Mg（OH）₂沉淀的质量，可求出镁的质量分数；
（3）依据元素守恒计算，合金溶于过量盐酸反应生成氯化镁、氯化铝，加入过量氢氧化钠生成白色沉淀为氢氧化镁，依据镁元素守恒计算镁的质量分数．

解答 解：（1）铝与氢氧化钠溶液反应生成的氢气，反应的离子方程式为：2Al+2NaOH+2H₂O═2NaAlO₂+3H₂↑，故答案为：2Al+2NaOH+2H₂O═2NaAlO₂+3H₂↑；
（2）实验设计1：Mg、Al均与盐酸反应，生成H₂，体现还原性，根据合金的质量和氢气的体积可求出镁的质量分数；
实验设计2：只有铝与氢氧化钠溶液反应，生成氢气，体现还原性，根据合金的质量和氢气的体积可求出镁的质量分数；
实验设计3：Mg、Al与盐酸反应后，再加入过量NaOH溶液，Mg²⁺生成Mg（OH）₂沉淀，Al³⁺生成NaAlO₂溶液，根据Mg（OH）₂沉淀的质量，可求出镁的质量分数，故答案为：D；
（3）将m g镁铝合金，溶于过量盐酸中，生成氯化镁、氯化铝，再加入过量的NaOH溶液，可得到白色沉淀为氢氧化镁，将此沉淀洗净、干燥后，称得质量为w g，镁元素守恒计算得到n（Mg）=$\frac{wg}{58g/mol}$，合金中镁的质量分数=$\frac{\frac{w}{58}×24g}{mg}$×100%=$\frac{12w}{29m}$×100%，故答案为：$\frac{12w}{29m}$×100%．

点评 本题考查化学实验方案的评价，涉及镁和铝的化学性质、化学实验方案的设计，物质含量测定、化学计算等，难度中等，掌握镁和铝的化学性质是解题的关键．