Question

【题目】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．
（1）【实验方案一】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】
称取5.4g铝镁合金粉末样品，溶于VmL 2.0mol/LNaOH溶液中，充分反应．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”）．
（3）【实验方案二】 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】
同学们拟选用图1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． ．
③实验结束时，在读取测量实验中生成氢气的体积时，你认为合理的是 ．
A．待实验装置冷却后再读数
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
（4）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．于是他们设计了图2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V1mL、V2mL．则产生氢气的体积为mL．

Answer 1

【答案】
（1）2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑；97mL
（2）偏高
（3）E；D；G；镁、铝与稀硫酸反应放热且生成气体，使锥形瓶中气体压强变大；ACD
（4）保持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；V1﹣V2
【解析】解：方案一：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↑； 所以答案是：2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑；（1）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%g	V×10﹣3L×2.0mol/L

所以54g：（5.4g×97%g）=2mol：（V×10﹣3L×2.0mol/L），解得：V=97，故V（NaOH溶液）≥97mL；
所以答案是：97mL；（2）镁上会附着偏铝酸钠等物质，未洗涤导致测定的镁的质量偏大，镁的质量分数偏高，所以答案是：偏高；
方案二：（1）①装置的组装顺序：合金与水反应，用排水量气法测定氢气的体积，其中盛水的试剂瓶导管一定要短进长出，利用增大压强原理将水排出，量筒中水的体积就是生成氢气的体积，量筒内导管应伸入量筒底部，故连接顺序为：（A）接（E）（D）接（G）；
所以答案是：E；D；G；
②镁、铝与稀硫酸反应放热且生成气体，使锥形瓶中气体压强变大，导致硫酸不能顺利滴入锥形瓶；
所以答案是：镁、铝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反应放热导致氢气的温度偏高，故应冷却后再进行读取氢气的体积，读取实验中生成氢气的体积时上下移动量筒，使其中液面与广口瓶中液面相平，视线与凹液面的最低点水平读取氢气的体积；
故选ACD；（2）①装置中导管a的作用是：保持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；
所以答案是：保持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滴定管的数值零刻度在上方，两次的体积之差为测定的氢气的体积，收集氢气后滴定管内液面读数减小，故测定氢气的体积为V1﹣V2；
所以答案是：V1﹣V2 ．