Question

某铝合金（硬铝）中含有铝、镁、铜、硅，为了测定该合金中铝的含量，有人设计了如图所示实验：（已知：硅不与盐酸和水反应）

（1）若固体Ⅰ中含有铜和硅，步骤①的试剂X应选择______ （填“NaOH溶液”“盐酸”“FeCl₃溶液”）；步骤②的操作是______，得到固体Ⅱ反应的离子方程式为______．
（2）固体Ⅲ的化学式为______；步骤④反应的化学方程式为______．
（3）该铝合金中铝的质量分数是______．
（4）步骤④中的沉淀没有用蒸馏水洗涤时，会使测定结果______（填“偏高”“偏低”“不影响”）．

Answer 1

解：（1）若固体Ⅰ中含有铜和硅，步骤①是将Mg、Al转化为盐溶液，除去不溶的Cu、Si，步骤①的试剂X不能与Cu、Si，NaOH溶液与Si反应，FeCl₃溶液与Cu反应，故试剂X应选择盐酸；
由流程图可知，步骤②是将镁离子转化为氢氧化镁沉淀除去，将铝离子转化为偏铝酸根，进行固液分离，应是过滤；
固体沉淀Ⅱ是氢氧化镁，镁离子与氢氧根反应生成氢氧化镁沉淀，反应离子方程式为Mg²⁺+2OH^-=Mg（OH）₂↓，
故答案为：盐酸；过滤；Mg²⁺+2OH^-=Mg（OH）₂↓；
（2）由流程图可知，步骤②的溶液中，通入二氧化碳，将偏铝酸根转化为氢氧化铝沉淀，加热灼烧氢氧化铝沉淀，氢氧化铝分解生成氧化铝与水，反应方程式为2Al（OH）₃↓Al₂O₃+3H₂O，故固体Ⅲ是Al₂O₃，
故答案为：Al₂O₃；2Al（OH）₃↓Al₂O₃+3H₂O；
（3）最后的固体bg是氧化铝，氧化铝中铝的质量为bg×=bg，即为ag合金中Al的质量为bg，故合金中Al的质量分数×100%=%，故答案为：%；
（4）氢氧化铝沉淀会附着碳酸钠、氯化钠等物质，氢氧化铝沉淀没有用蒸馏水洗涤，导致加热生成的氧化铝的质量偏大，使测定的合金中铝的质量增大，测定合金中铝的质量分数偏高，
故答案为：偏高．
分析：（1）若固体Ⅰ中含有铜和硅，步骤①是将Mg、Al转化为盐溶液，除去不溶的Cu、Si，步骤①的试剂X不能与Cu、Si；
由流程图可知，步骤②是将镁离子转化为氢氧化镁沉淀除去，将铝离子转化为偏铝酸根，进行固液分离，应是过滤；
固体沉淀Ⅱ是氢氧化镁，镁离子与氢氧根反应生成氢氧化镁沉淀；
（2）由流程图可知，步骤②的溶液中，通入二氧化碳，将偏铝酸根转化为氢氧化铝沉淀，加热灼烧氢氧化铝沉淀，氢氧化铝分解生成氧化铝与水；
（3）最后的固体bg是氧化铝，计算氧化铝中铝的质量，即为ag合金中Al的质量，再根据质量分数定义计算合金中Al的质量分数；
（4）氢氧化铝沉淀会附着碳酸钠、氯化钠等物质，氢氧化铝沉淀没有用蒸馏水洗涤，导致加热生成的氧化铝的质量偏大，使测定的合金中铝的质量增大．
点评：本题考查学生对实验与操作原理、物质的分离提纯、物质含量的测定、化学计算等，难度中等，清楚实验原理是解题的关键，是对所学知识的综合运用，需要学生具备扎实的基础与运用知识分析问题解决问题的能力．