Question

4．化学学习小组对某镁铝合金进行了如下实验研究，请你参与并完成对有关问题的解答．
【实验药品】：9.0g镁铝合金，100ml a mol/L稀硫酸，260ml 5mol/LNaOH．
【实验步骤】：
①将9.0g镁铝合金与100mL a mol/L稀硫酸在图所示装置中充分反应至反应完毕，并收集生成的全部气体．
②向b内的混合液中逐滴加入260ml 5mol/L氢氧化钠溶液并充分混合，当氢氧化钠溶液加至200mL时生成的沉淀量最大．
【问题讨论】：（1）仪器b的名称是圆底烧瓶．
（2）根据实验目的可知，9.0g镁铝合金与100mL a mol/L稀硫酸反应时，应该过量的物质是稀硫酸（填“镁铝合金”或“稀硫酸”），以保证另一种物质能够完全反应无剩余．
（3）实验步骤②中，当b内混合液中因滴加氢氧化钠溶液至生成的沉淀量最大时，此时所得溶液中的溶质是Na₂SO₄（化学式）．
（4）实验步骤①结束后，读取量筒所呈现的数据时，需要注意的三个问题是：一是要冷却到室温，二是要调整量筒液面与广口瓶液面相平，三是要调整量筒液面与广口瓶液面相平
（5）若标准状况下，由实验步骤①得到的气体为10.08L，则合金中镁的质量分数为40%．
（6）在“a mol/L稀硫酸”中的a的值为5．

Answer 1

分析 （1）依据装置图示分析b为原地烧瓶；
（2）反应是测定合金的成分，必须使合金全部溶解；
（3）b内混合液是镁铝和过量硫酸反应后的溶液，为硫酸镁、硫酸铝，滴加氢氧化钠溶液至生成的沉淀量最大时，生成氢氧化镁测定和氢氧化铝沉淀，所以溶液中溶质为硫酸钠；
（4）排水量气法需要注意水要冷却至室温，调整量筒液面与广口瓶液面相平，使视线与量筒内的凹液面相平；
（5）依据化学方程式定量关系分析，反应后测定气体为生成的氢气，结合合金质量和气体物质的量列式计算；
（6）根据反应过程中生成最大量沉淀时相当于硫酸和氢氧化钠全部反应，依据氢离子和氢氧根离子物质的量相同列式计算．

解答 解：（1）实验装置中用于硫酸和合金反应的容器是原地烧瓶，故答案为：圆底烧瓶；
（2）根据实验目的可知测定合金中镁铝的质量分数，实验式需要合金全部反应，所以需要稀硫酸  过量，故答案为：稀硫酸；
（3）实验步骤②中，当b内混合液中因滴加氢氧化钠溶液至生成的沉淀量最大时发生的反应为：Mg+H₂SO₄=MgSO₄+H₂↑、2Al+3H₂SO₄=Al₂（SO₄）₃+3H₂↑、Mg²⁺+2OH^-=Mg（OH）₂↓、Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃↓；分析反应得到产生最大量测定后的溶质为Na₂SO₄，故答案为：Na₂SO₄；
（4）排水量气法需要注意水要冷却至室温，调整量筒液面与广口瓶液面相平，使视线与量筒内的凹液面相平，故答案为：调整量筒液面与广口瓶液面相平；
（5）若标准状况下，由实验步骤①得到的气体体积为10.08L，生成氢气物质的量=$\frac{10.08L}{22.4L/mol}$=0.45mol，
依据反应计算：设镁物质的量为X，铝物质的量为Y；
Mg+H₂SO₄=MgSO₄+H₂↑；
X              X    
2Al+3H₂SO₄=Al₂（SO₄）₃+3H₂↑； 
Y                   1.5Y
X+1.5Y=0.45
24X+27Y=9
解方程得到：X=0.15mol；Y=0.2mol；
则镁的质量分数=$\frac{0.15mol×24g/mol}{9.0g}$×100%=40%，
故答案为：40%；
（6）f反应过程中生成最大量沉淀时，相当于硫酸和氢氧化钠全部反应，100mLa mol/L稀硫酸和200mL 5mol/L氢氧化钠溶液恰好反应，0.1×a=0.2×5，a=5，
故答案为：5．

点评 本题考查了物质性质的分析判断，合金溶于酸后加入氢氧化钠溶液生成沉淀量的变化分析和计算应用，化学方程式的定量计算是解题关键，题目难度中等．