Question

【题目】为测定镁铝合金（不含其它元素）中铝的质量分数，甲乙两个学习小组设计了下列二种不同的实验方案进行探究。请回答下列问题：

（一）甲组：实验方案：镁铝合金测定剩余固体质量

实验步骤：

①称量：托盘天平称量2.7g镁铝合金粉末

②溶解：将①中药品加入烧杯中，用量筒量取至少_____mL 1mol/L NaOH 溶液加入烧杯中，不断搅拌，充分反应

③过滤：

④洗涤：若未对过滤所得固体进行洗涤，测得铝的质量分数将_____（填“偏高”、“偏低”或“不变”），证明固体已洗涤干净的方法为_________________________

⑤干燥、称量剩余固体

（二）乙组：

实验装置如图，实验步骤如下：

①按图连接好装置；

②称取两份质量均为0.3g 的镁铝合金样品粉末，分别放入A装置左右两个管中，向B装置中加入一定量的水，把装置A、B的胶塞塞好，然后调节C的高度使B和C中的液面相平，记录下此时的体积为112 mL；

③通过注射器的针头向装置A左侧管中注入足量的稀盐酸，等不再有气泡产生时，调节装置C的高度，使B和C中的液面相平时记录下此时的体积为448mL；

④通过另一针头向装置A右侧管中加入足量的稀NaOH溶液，等不再有气泡产生时，调节装置C的高度，使B和C中的液面相平时记录下此时的体积为672mL。

问题和讨论：

（1）上述实验步骤①和②之间必须加一步________的操作，具体方法为________________________。

（2）为使气体体积测定结果不至于引起很大偏差，除了应注意使B和C中的液面相平外，在反应完全后至读数之前，还需要注意的关键问题是（有几点写几点）_______。

（3）计算合金中铝的质量分数时，是否需要将气体体积折算为标准状况的体积____，试根据题中数据计算出合金中铝的质量分数为______。

Answer 1

【答案】100 偏低 取最后一次洗涤液逐滴滴加稀盐酸至过量，若滴加过程中始终无沉淀生成说明洗涤干净 检查装置的气密性 向C中加入一定量的水，然后提高C使C中液面高于B，静置一会儿，若液面不发生变化说明气密性良好 冷却到室温，平视读数 否 60%

【解析】

（一）若2.7g合金全部是Al，Al与氢氧化钠溶液的反应为2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑，Al的物质的量是0.1mol，则需要氢氧化钠物质的量也是0.1mol，需要1mol/LNaOH溶液的体积为100mL；剩余固体为Mg，若不洗涤，则Mg的质量偏大，则Al的质量偏小，所以Al的质量分数偏低；Al与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和氢气，则Mg固体可能含有偏铝酸根离子，所以证明Mg固体洗涤干净即证明固体中不含偏铝酸根离子，所以取最后一次洗涤液逐滴滴加稀盐酸至过量，若滴加过程中始终无沉淀生成说明洗涤干净。

（二）（1）上述实验步骤①和②之间必须加一步是检查装置的气密性，产生气体的装置必须先检查装置的气密性再装药品；利用压强的原理进行判断，方法是：向C中加入一定量的水，然后提高C使C中液面高于B，静置一会儿，若液面不发生变化说明气密性良好；

（2）该组实验利用产生氢气的体积来计算合金中金属的质量分数，金属与酸的反应是放热反应，温度升高，会影响C装置的读数，所以在反应完全后至读数之前，还需要注意的关键问题是冷却到室温，平视读数；

（3）设合金中Mg、Al的物质的量分别为x、y，则24g/molx+27g/moly=0.3g，生成氢气的物质的量之比等于体积之比，所以不需要将氢气的体积折算为标准状况；根据题意Al与氢氧化钠反应产生氢气的体积为672mL-448mL=224mL，Mg与Al和稀盐酸反应产生氢气的体积是448mL-112mL=336mL，等质量的Al与稀盐酸和NaOH溶液反应放出的H2相等，则Mg与盐酸反应产生氢气的体积为336mL-224mL=112mL，根据2Al～3H2，Mg～H2，所以x：=112mL：224mL=1：2，解得x=0.005mol，则Mg的质量是0.005mol×24g/mol=0.12g，所以Al的质量是0.3g-0.12g=0.18g，则Al的质量分数是×100%=60%。