Question

铝镁合金已成为轮船制造、化工生产等行业的重要材料。研究性学习小组的同学，为测定某不同品牌铝镁合金（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。

[探究一] 实验方案：铝镁合金测定生成气体的体积

实验装置如下图，问题讨论： 

（1）反应完毕,每间隔1分钟读取气体体积，气体体积逐渐减小，直至不变。气体体积减小的原因是

                                                   （仪器和实验操作的影响因素除外）。

（2）为使测定结果尽可能精确，实验中应注意的问题除了检查装置的气密性、加入足量盐酸使合金完全溶解和按（1）操作外，请再写出两点：

①                                                                         

②                                                                         

（3）如果用分析天平准确称取0.51g镁铝合进行实验，测得生成气体体积为560 mL（已折算成标况下体积），请计算合金中镁的质量分数。（请写出计算过程）___________ ____________________________________________________________________________。

[探究二] 实验方案：称量Bg另一品牌铝镁合金粉末．放在如下图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Mg的质量分数，该实验中还需测定的数据是                                     。

（2）用本方案进行实验时，装置中至少要充入O₂的物质的量           mol（用含B的最简式表示）。

[实验拓展] 研究小组对某无色透明的溶液进行实验，发现该溶液跟铝反应时放出H₂，试判断下列离子：Mg²⁺、Cu²⁺、Ba²⁺、H⁺、Ag⁺、SO₄^2－、HCO₃^－、OH^－、NO₃^－，在下列两种情况下,可能存在于此溶液中的是：

①当与铝反应后生成Al³⁺时，原溶液可能大量存在的离子            。

②当与铝反应后生成[Al(OH)₄]^－时，原溶液可能大量存在的离子是                   。

 

Answer 1

【答案】

(12分） [探究一]（1）反应放热，气体温度较高，温度降低时，气体体积减小。1分      

（2）①调整量气管C的高度，使C中液面与B液面相平；②读数时保证视线与凹液面的最低点相平；(各1分)（3）47．1%   (4分)

[探究二]（1）灼烧后固体的质量   (1分)   （2）B/36   (2分)

[实验拓展]①Mg²⁺、SO₄^2－、H⁺ ②Ba²⁺、OH^-、NO₃^－(各1分)

【解析】

试题分析：[探究一]（1）活泼金属与酸的反应是放热反应，故气体体积减小的原因是反应放热，气体温度较高，温度降低时，气体体积减小。

（2）①要使容器中的压强相等才能计量准确，即调整量气管C的高度，使C中液面与B液面相平；②排除认为的原因，即读数时保证视线与凹液面的最低点相平。

（3）560 mL即0.025mol，Mg~~~H₂↑、Al~~~3/2 H₂↑，

24n(Mg)+27n(Al)=0.51、n(Mg) +3/2 n(Al)=0.025。解得n(Al)=0.01mol，n(Mg)=0.01mol。

m(Mg)= 24n(Mg)=0.024(g)。合金中镁的质量分数为0.024g/0.51g*100%=47.1%。

[探究二]（1）欲计算镁的质量分数，该实验中还需测定的一种数据是：完全反应后生成的固体的质量。

（2）如果合金全是铝，消耗氧气是最少的，关系式为Al~~~3/4O₂,经计算得装置中至少要充入O₂的物质的量为B/36mol。

[实验拓展] (1) 生成Al³⁺，证明体系中存在H⁺

能与H+共同存在的是Ba²⁺，Cu²⁺，Mg²⁺，H⁺，SO₄^2-，NO₃^-，Cl^-

溶液无色，排除Cu²⁺

若存在NO₃^-，则不与Al反应产生H⁺，产生NO或者NO₂，故而NO₃^-不存在

余下的Ba²⁺和SO₄^2-不能同时存在

故而体系中存在Ba²⁺，Mg²⁺，H⁺，Cl^-或者Mg²⁺，H⁺，Cl^-，SO₄^2-，无论哪种情况Ag⁺均不能存在，Ag₂SO₄和AgCl均溶解度不好

(2) 生成AlO₂^-，证明体系含OH-

2Al + 2OH^- + 2H₂O ="===" 2AlO₂^- + 3H₂↑

含有OH^-，则不能含有Mg²⁺（否则Mg(OH)2沉淀），不能有H⁺，不能有Ag⁺，不能有Cu²⁺，不能有HCO₃^-

剩余为Ba²⁺，SO₄^2-，SO₃^2-，NO₃^-，OH^-和Cl^-

溶液中必有阳离子，Ba²⁺

所以没有SO₃^2-和SO₄^2-

只剩下：Ba²⁺，NO₃^-，OH^-和Cl^-

考点：探究物质的组成或测量物质的含量 镁的化学性质 铝的化学性质

点评：主要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。