Question

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10.8 g铝镁合金粉末样品，溶于体??为V物质的量浓度为4.0 mol·L－1 NaOH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）同学们拟选用下列实验装置完成实验：

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所示的实验装置。

①装置中导管a的作用是_______________。

②实验前后量气管中液面读数分别为V1 mL、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

方案一：2Al＋2NaOH＋2H2O=2NaAlO2＋3H2↑　（1）97　（2）偏高

方案二：（1）E　D　G

（2）①使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的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(V1－V2)　③实验时的温度和压强

【解析】方案一：将铝镁合金与足量NaOH溶液反应，镁不和NaOH溶液反应，铝发生反应：2Al＋2NaOH＋2H2O=2NaAlO2＋3H2↑。

（1）假设合金中镁的质量分数最少为3%，则10.8 g铝镁合金粉末样品中含有铝10.476 g，其物质的量是0.388 mol，根据反应2Al＋2NaOH＋2H2O=2NaAlO2＋3H2↑知，需要n(NaOH)＝n(Al)＝0.388 mol，V(NaOH)＝0.388 mol/4.0 mol·L－1＝0.097 L。

（2）过滤后，金属镁的表面会沾有其他离子，如果没有洗涤，称量后的固体的质量将大于镁的实际质量，所测得镁的质量分数将偏高。

方案二：

（1）观察实验方案，很明显，该同学采用排水法来测量产生氢气的体积，故A应连接E，D连接G。（最后读数时要调节广口瓶和量筒中的液面高度，F接口的导管太短）。用导管a连接后，滴入锥形瓶的稀硫酸的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量气管的0刻度在上，故产生氢气的体积为(V1－V2) mL。③若需确定产生氢气的量，还需知道实验时的温度和压强。