Question

含镁3%～5%的铝镁合金，现已成为轮船制造、化工生产、机械制造等行业的重要原材料．现有一块铝镁合金，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

盐酸

测定生成气体的体积
实验设计2：
铝镁合金

NaOH溶液

充分反应后测定剩余固体的质量
实验设计3：
铝镁合金

盐酸

溶液

适量NaOH溶液

过滤，测定沉淀的质量
（1）请写出上述方案中有关反应的离子反应方程式

 

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（2）上述各实验方案能否测出合金中镁的质量分数？请说明理由．

 

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Answer 1

考点：性质实验方案的设计,探究物质的组成或测量物质的含量

专题：实验探究和数据处理题

分析：（1）实验设计一、镁和铝与酸反应生成的氢气；
实验设计二、铝与氢氧化钠溶液反应生成的氢气；
实验设计三、镁铝和盐酸反应生成氯化镁和氯化铝，加入过量氢氧化钠溶液，生成沉淀是氢氧化镁的质量，氢氧化铝溶于过量的氢氧化钠溶液；
（2）实验设计一、生成气体体积是镁和铝与酸反应生成的氢气体积，利用合金质量和氢气的物质的量列出方程求解即可；
实验设计二、生成的气体是铝与氢氧化钠溶液反应生成的氢气，根据氢气的物质的量计算出铝的物质的量，依据合金质量再求出镁的质量分数；
实验设计三、需要加入过量氢氧化钠溶液，生成沉淀是氢氧化镁的质量，根据镁原子守恒计算出镁的质量，结合合金质量计算镁的质量分数．

解答： 解：（1）实验设计一、镁和铝与酸反应生成的氢气，反应的离子方程式为：Mg+2H⁺=Mg²⁺+H₂↑，2Al+6H⁺=2AL³⁺+3H₂↑；
实验设计二、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+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+H₂↑；
实验设计三、镁铝和盐酸反应生成氯化镁和氯化铝，加入过量氢氧化钠溶液，生成沉淀是氢氧化镁的质量，氢氧化铝溶于过量的氢氧化钠溶液，反应的离子方程式为：Mg+2H⁺=Mg²⁺+H₂↑，2Al+6H⁺=2AL³⁺+3H₂↑，Al³⁺+3OH^-=AL（OH）₃↓，Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O；
故答案为：Mg+2H⁺=Mg²⁺+H₂↑
2Al+6H⁺=2AL³⁺+3H₂↑
2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+H₂↑
Al³⁺+3OH^-=AL（OH）₃↓
Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O；
（2）实验设计一、可以测出合金中镁的质量分数；流程分析生成气体体积是镁和铝与酸反应生成的氢气体积，利用合金质量和氢气的物质的量列出方程求解即可，可以计算镁的质量得到镁的质量分数；
实验设计二、分析流程可知，实验方案可以测出合金中镁的质量分数；生成的气体是铝与氢氧化钠溶液反应生成的氢气，根据氢气的物质的量计算出铝的物质的量，依据合金质量再求出镁的质量；
实验设计三、流程分析，不能准确测定镁的质量分数，需要加入过量氢氧化钠溶液，生成沉淀是氢氧化镁的质量，根据镁原子守恒计算出镁的质量，结合合金质量计算镁的质量分数，反应过程中适量的氢氧化钠溶液不能确定生成的沉淀全部是氢氧化镁沉淀，所以本方案不能准确测得镁的质量分数；
故答案为：实验设计一、生成气体体积是镁和铝与酸反应生成的氢气体积，利用合金质量和氢气的物质的量列出方程求解即可，可以计算镁的质量，测出合金中镁的质量分数；
实验设计二、生成的气体是铝与氢氧化钠溶液反应生成的氢气，根据氢气的物质的量计算出铝的物质的量，依据合金质量再求出镁的质量，可以测出合金中镁的质量分数；
实验设计三、需要加入过量氢氧化钠溶液，生成沉淀是氢氧化镁的质量，根据镁原子守恒计算出镁的质量，结合合金质量计算镁的质量分数，反应过程中适量的氢氧化钠溶液不能确定生成的沉淀全部是氢氧化镁沉淀，所以本方案不能准确测得镁的质量分数．

点评：本题考查镁和铝的化学性质、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．