Question

【题目】某研究性学习小组为测定某含镁3%～5%的铝镁合金(不含其他元素)中镁的质量分数，设计了下列两种不同实验方案进行探究，请根据他们的设计回答有关问题。

[探究一]实验方案：铝镁合金测定剩余固体质量。

问题讨论：

（1）实验中发生反应的化学方程式是___________________。

（2）若实验中称取5.4 g铝镁合金粉末样品，投入V mL 2.0 mol/L NaOH溶液中，充分反应。则NaOH溶液的体积V≥________ mL。

（3）实验中，当铝镁合金充分反应后，在称量剩余固体质量前，还需进行的实验操作按顺序依次为_________________________________________。

[探究二]实验方案：称量x g的铝镁合金粉末，放在如图所示装置的惰性电热板上，通电使其充分灼烧。

问题讨论：

（4）欲计算Mg的质量分数，该实验中还需测定的数据_____________________。

（5）假设实验中测出该数据为y g，则原铝镁合金粉末中镁的质量分数为________(用含x、y的代数式表示)。

Answer 1

【答案】 2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑ 97 过滤、洗涤、干燥固体 灼烧后固体的质量

【解析】（1）铝与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠与氢气，反应方程式为2Al＋2NaOH＋2H2O＝2NaAlO2＋3H2↑；

（2）含镁为3%时，金属铝的含量最高，5.4g合金中铝的质量为，5.4g×（1-3%）=5.4×97%g，则：

2Al＋2NaOH＋2H2O＝2NaAlO2＋3H2↑

54g 2mol

5.4g×97% V×10-3L×2.0mol/L

54g：（5.4g×97%）=2mol：（V×10-3L×2.0mol/L），解得：V=97，故V（NaOH溶液）≥97mL；

（3）反应后金属铝完全消耗，没有反应的为金属镁，称量金属镁之前需要经过过滤、洗涤、干燥操作，然后再称量固体质量，从而计算出合金中镁的含量；

（4）Mg、Al均与氧气反应，生成金属氧化物，则还需测定生成物的质量；

（5）设xg铝镁合金粉末中含有n mol镁、zmol铝，则24n+27z=x①，再根据反应关系式：Mg～MgO、Al～Al2O3，最后得到了yg氧化物，据此列式为：40n+51z=y②，根据①②解得：z=(3y5x)/18mol，铝的质量为：27g/mol×(3y5x)/18mol=(9y15x)/2g，合金中镁的质量分数为。