Question

 （每空2分，共16分） 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]

〖实验方案〗将铝镁合金与足量NaOH溶液反应，测定剩余固体质量。实验中发生反应的化学方程式是                            。

〖实验步骤〗

（1）称取5.4g铝镁合金粉末样品，溶于V mL 2.0 mol/L NaOH溶液中。为使其反应完全，则NaOH溶液的体积V ≥               。

（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]

〖实验方案〗将铝镁合金与足量稀硫酸溶液反应，测定生成气体在通常状况（约20℃，1.0110⁵Pa）的体积。

〖问题讨论〗（1）同学们拟选用下列实验装置完成实验：

①你认为最简易的装置其连接顺序是：a接（   ）（    ）接（   ）（   ）接（   ）（填接口字母，可不填满。）

②实验开始时，先打开分液漏斗上口的玻璃塞，再轻轻打开分液漏斗可旋转的活塞，一会儿后稀硫酸也不能顺利滴入锥形瓶中。请你帮助分析原因                          。

③实验结束时，在读取测量实验中生成氢气的体积时，你认为最合理的顺序是           。

A．等待实验装置冷却

B．上下移动量筒f，使其中液面与广口瓶中液面相平

C．上下移动量筒g，使其中液面与广口瓶中液面相平

D．视线与凹液面的最低点水平读取量筒中水的体积

（2）仔细分析实验装置后，同学们经讨论认为以下两点会引起较大误差：稀硫酸滴入锥形瓶中，即使不生成氢气，也会将瓶内空气排出，使所测氢气体积偏大；实验结束时，连接广口瓶和量筒的导管中有少量水存在，使所测氢气体积偏小。于是他们设计了右图所示的实验装置。

①装置中导管a的作用是                          。

②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。

 

Answer 1

【答案】

（每空2分，共16分）[方案一]〖实验方案〗   2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑ 

(1）   97mL           （2）   偏高  

[方案二](1）①   edg    

②  锌与稀硫酸反应放热且生成气体，使锥形瓶中气体压强变大  ③   ACD 

(2）①使分液漏斗内气体压强与锥形瓶内气体压强相等，打开分液漏斗活塞时稀硫酸能顺利滴下；滴入锥形瓶的稀硫酸体积等于进入分液漏斗的气体体积，从而消除由于加入稀硫酸引起的氢气体积误差。       ②   V₁－V₂      

【解析】[方案一]由于镁和氢氧化钠不反应，而铝是反应的，所以反应的方程式是2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑；合金中铝的质量最多是5.4g×0.97，则物质的量的是0.2mol×0.97，因此需要氢氧化钠是0.2mol×0.97，所以氢氧化钠溶液溶液的体积至少是97mol；由于固体会吸附某些离子，所以固体的质量会增加，则镁的质量分数将偏高。

[方案二](1）① 由于通过排水法测量气体的体积，因此不需要干燥气体，所以最简易的装置其连接顺序是aedg。

②稀硫酸不能滴下，说明容器内压强大于大气压，这是由于锌和稀硫酸的反应是放热反应，且生成氢气，导致压强增大，液体不能滴下。

③读数时必需保证容器内外压强是相同的，所以选项ACD正确，答案选ACD。

（2）①为了使稀硫酸顺利滴下，且消除由于加入稀硫酸引起的氢气体积误差，所以其作用是使分液漏斗内气体压强与锥形瓶内气体压强相等，打开分液漏斗活塞时稀硫酸能顺利滴下；滴入锥形瓶的稀硫酸体积等于进入分液漏斗的气体体积，从而消除由于加入稀硫酸引起的氢气体积误差。

②碱式滴定管中液面的前后差值就是生成的氢气体积，所以氢气的体积是 V₁－V₂ ml。