Question

【题目】铝镁合金是飞机制造、化工生产等行业的重要材料．研究性学习小组的同学，为测定某含镁3%～5%的铝镁合金(不含其他元素)中镁的质量分数，设计了下列两种不同实验方案进行探究。填写下列空白：

[方案一]

[实验方案]将铝镁合金与足量NaOH溶液反应，测定剩余固体质量。

实验中发生反应的化学方程式是___。

[实验步骤]

(1)称取10.8g铝镁合金粉末样品，溶于体积为V、物质的量浓度为4.0molL-1NaOH溶液中，充分反应。则NaOH溶液的体积V≥___mL。

(2)过滤、洗涤、干燥、称量固体。该步骤中若未洗涤固体，测得镁的质量分数将___(填“偏高”、“偏低”或“无影响”)。

[方案二]

[实验方案]将铝镁合金与足量稀硫酸溶液反应，测定生成气体的体积。

[实验步骤]

(1)同学们拟选用如图1实验装置完成实验：

你认为最简易的装置其连接顺序是A接___接___接___(填接口字母，可不填满)。

(2)仔细分析实验装置后，同学们经讨论认为以下两点会引起较大误差：稀硫酸滴入锥形瓶中，即使不生成氢气，也会将瓶内空气排出，使所测氢气体积偏大；实验结束时，连接广口瓶和量筒的导管中有少量水存在，使所测氢气体积偏小。于是他们设计了如图2所示的实验装置。

①装置中导管a的作用是___。

②实验前后碱式滴定管中液面读数分别为V1mL、V2mL，则产生氢气的体积为___mL。

③若需确定产生氢气的量，还需测定的数据是___。

Answer 1

【答案】2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑ 97 偏高 E D G 保持分液漏斗内气体压强与锥形瓶内气体压强相等，打开分液漏斗活塞时稀硫酸能顺利滴下，滴入锥形瓶的稀硫酸体积等于进入分液漏斗的气体体积，从而消除由于加入稀硫酸引起的氢气体积误差 V1-V2 实验时的温度和压强

【解析】

方案一：(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；

方案二：(1)装置A中合金与稀硫酸反应生成氢气，氢气难溶于水，可以用排水法测定氢气的体积，其中盛水的试剂瓶导管一定要短进长出，增大压强将水排出，根据量筒中水的体积计算生成氢气的体积，为防止液体飞溅，量筒中导管需要伸入量筒底部。

方案一：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↑；

(1)含镁为3%时，金属铝的含量最高，此时消耗的NaOH溶液体积最大，10.8g合金中铝的质量为，10.8g×(1-3%)=(10.8g×97%)g，NaOH溶液的浓度为4.0mol/L，则根据方程式可知其体积V==0.097L=97mL，故V(NaOH溶液)≥97mL，

(2)过滤得到的固体为镁，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；

方案二：(1)根据分析可知最简易的装置连接顺序为：(A)接(E)、(D)接(G)；

(2)①装置中导管a可以保持分液漏斗内气体压强与锥形瓶内气体压强相等，打开分液漏斗活塞时稀硫酸能顺利滴下，滴入锥形瓶的稀硫酸体积等于进入分液漏斗的气体体积，从而消除由于加入稀硫酸引起的氢气体积误差；

②滴定管的零刻度在上方，两次的体积之差为测定的氢气的体积，收集氢气后滴定管内液面读数减小，所以测定氢气的体积为V1-V2；

③由于气体受温度和压强的影响较大，若要确定气体的物质的量，必须知道实验时的温度和压强。