Question

为测定某含铝95%一97%的铝镁合金（不含其它元素）中铝的质量分数，研究性学习小组的三位同学分别设计下列三种不同实验方案进行探究．填写下列空白．
【探究一】实验方案：铝镁合金

NaOH

测定剩余固体质量实验中发生反应的离子反应方程式

 

．
实验步骤：
（1）称取8.1g 铝镁合金粉末样品，投入VmL 2.0mol?L^-1 NaOH溶液中，充分反应．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，测得铝的质量分数将

 

（填“偏高”或“偏低”）．
【探究二】实验方案：铝镁合金溶于盐酸溶液中测定生成气体的体积实验装置（如图1）：
问题讨论：
（1）某同学提出该实验装置不够完善，应在A、B之间添加一个干燥、除酸雾的装置．你的意见是：

 

（填“需要”或“不需要”）．
（2）为使测定结果尽可能精确，实验中应注意的问题是（写出两点）：
①

 

②

 

【探究三】实验方案：称量x g铝镁合金粉末．放在如图2所示装置的惰性电热板上，通电使其充分灼烧．
问题讨论：
（1）欲计算铝的质量分数，该实验中还需测定的数据是

 

．
（2）若用空气代替O₂进行实验，对测定结果是否有影响？

 

（填“是”或“否”）．
【实验拓展】
参照探究一、探究二实验方案，请你另设计一个实验方案，测定该铝镁合金中镁的质量分数．

 

．

Answer 1

考点：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：【探究一】铝与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠与氢气；
（1）镁的质量分数最小时，金属铝的质量最大，需要的氢氧化钠溶液最多，实际需要氢氧化钠溶液的体积应大于或等于最大值，据此计算；
（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；
【探究二】（1）氯化氢极易溶于水，挥发的氯化氢不影响氢气体积的测定结果，所以不需要加除雾装置；
（2）调整量气管C的高度，使C中液面与B液面相平，待冷却至室温再读体积等会影响测定结果；
【探究三】（1）Mg、Al都能够与氧气化学反应生成氧化物；
（2）用空气代替O₂进行实验，发生反应：3Mg+N₂

点燃  .

Mg₃N₂，2Mg+CO₂

点燃  .

2MgO+C，测定生成固体的质量变大；
【实验拓展】
根据探究一，可测定铝和氢氧化钠反应产生氢气的体积来计算铝的质量分数．

解答： 解：【探究一】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↑，反应的离子方程式为：2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑，
故答案为：2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑；
（1）含镁为零时，金属铝的含量最高，8.1g合金中铝的质量为，8.1g×97%=7.857g，则：
     2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑
     54g    2mol 
   7.857g    V×10^-3L×2.0mol/L
所以54g：7.857g=2mol：（V×10^-3L×2.0mol/L），
解得：V=145.5mL，故V（NaOH溶液）≥145.5mL；
故答案为：145.5mL；
（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，则铝的质量分数偏低；故答案为：偏低；
【探究二】（1）由于氯化氢极易溶于水，挥发的氯化氢不影响氢气体积的测定结果，所以不需要加除雾装置，故答案为：不需要；
（2）调整量气管C的高度，使C中液面与B液面相平，待冷却至室温再读体积等会影响测定结果；
故答案为：调整量气管C的高度，使C中液面与B液面相平；待冷却至室温再读体积等合理答案；
【探究三】
（1）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，故答案为：充分灼烧后固体的质量；
（2）若用空气代替O₂进行实验，发生反应：3Mg+N₂

点燃  .

Mg₃N₂，2Mg+CO₂

点燃  .

2MgO+C，测定生成固体的质量变大，则镁的质量分数偏高，故答案为：是；
【实验拓展】
根据探究一，可测定铝和氢氧化钠反应产生氢气的体积来计算铝的质量分数，故答案为：称取一定量的镁铝合金，加入足量的氢氧化钠溶液，测定生成气体的体积．

点评：本题考查物质含量的测定、对实验原理与装置的理解、实验方案设计等，难度中等，理解实验原理是解题的关键，是对知识的综合考查，需要学生具有知识的基础与综合运用知识分析问题、解决问题的能力．