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含镁3%-5%的镁铝合金，现已成为轮船制造、化工生产、机械制造等行业的重要原材料．现有一块已知质量为m₁g的镁铝合金，欲测定其中镁的质量分数，几位同学设计了以下三种不同的实验方案：
实验设计1：
镁铝合金 $数学公式$ 溶液 $数学公式$ 得到沉淀的质量为m₂g；
实验设计2：
镁铝合金 $数学公式$ 生成的气体在标准状况下的体积为V₁L．
实验设计3：
镁铝合金 $数学公式$ 生成的气体在标准状况下的体积为V₂L．
请回答以下问题：
（1）写出实验设计1中单质铝发生反应的离子方程式：
（2）写出实验设计2中反应的离子方程式：
（3）判断这几种实验设计能否求出镁的质量分数，能求出的用题目提供的数据将镁的质量分数表示出来，不能求出的就空着不填．
①实验设计1
②实验设计2
③实验设计3__．

解：（1）实验设计1中单质铝发生反应的离子方程式有：2Al+6H⁺═2Al³⁺+3H₂↑?、Al³⁺+4OH^-═[Al（OH）₄]^-或Al³⁺+3OH^-═Al（OH）₃↓?Al（OH）₃+OH^-═[Al（OH）₄]^-，
故答案为：2Al+6H⁺═2Al³⁺+3H₂↑?、Al³⁺+4OH^-═[Al（OH）₄]^-或Al³⁺+3OH^-═Al（OH）₃↓?Al（OH）₃+OH^-═[Al（OH）₄]^-?；（2）实验设计2中发生的离子反应是：2Al+2OH^-+6H₂O═2[Al（OH）₄]^-+3H₂↑?，
故答案为：2Al+2OH^-+6H₂O═2[Al（OH）₄]^-+3H₂↑??；
（3）①氢氧化镁的物质的量为： $\text{[math]}$ mol，根据镁原子守恒，合金中金属镁的质量分数为： $\text{[math]}$ ×100%= $\text{[math]}$ ，
故答案为： $\text{[math]}$ ；
②标准状况下的体积为V₁L为铝与氢氧化钠溶液反应生成的，根据方程式：2Al+2OH^-+6H₂O═2[Al（OH）₄]^-+3H₂↑，n（Al）= $\text{[math]}$ n（H₂）= $\text{[math]}$ mol，合金中金属铝的质量分数为： $\text{[math]}$ ×100%= $\text{[math]}$ ×100%，合金中铝的质量分数是：1- $\text{[math]}$ ×100%= $\text{[math]}$ ，

故答案为： $\text{[math]}$ ；
③设镁的物质的量为xmol，铝的物质的量为ymol，则24x+27y=m₁，
根据生成氢气的体积标准状况下的体积为V₂L，可以列式：（x+1.5y）×22.4=V₂，
解得x= $\text{[math]}$ - $\text{[math]}$ ，所以镁铝合金中镁的质量分数是： $\text{[math]}$ ×100%= $\text{[math]}$ ，
故答案为： $\text{[math]}$ ．
分析：（1）实验设计1中单质铝发生反应有：金属铝与盐酸反应、铝离子和氢氧化钠反应；
（2）实验设计2中铝和氢氧化钠溶液反应生成氢气和偏铝酸钠；
（3）①m₂g沉淀是氢氧化镁的质量，根据镁原子守恒计算出镁的质量分数；
②体积为V₁L是铝与氢氧化钠溶液反应生成的氢气，m₁g根据氢气的物质的量计算出铝的物质的量，再求出镁的质量分数；
③V₂L是镁和铝与酸反应生成的氢气体积，利用m₁g和氢气的物质的量列出方程求解即可．
点评：本题考查镁和铝的化学性质、化学实验方案的设计，物质含量测定、化学计算等，难度中等，掌握镁和铝的化学性质是解题的关键．

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相关习题

科目：高中化学 来源： 题型：阅读理解

铝镁合金已成为飞机制造、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．
【方案一】
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

2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑

．
（1）称取5.4g铝镁合金粉末样品，溶于V mL 2.0mol/L NaOH溶液中．为使其反应完全，则NaOH溶液的体积V≥

97mL

．
（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

偏高

（填“偏高”、“偏低”或“无影响”）．
【方案二】
将铝镁合金与足量稀硫酸溶液反应，测定生成气体在通常状况（约20℃，1.01×10⁵Pa）的体积．
（1）同学们拟选用下列实验装置完成实验如图1：
①你认为最简易的装置其连接顺序是：A接

接

（填接口字母，可不填满．）
②实验开始时，先打开分液漏斗上口的玻璃塞，再轻轻打开其活塞，一会儿后稀硫酸也不能顺利滴入锥形瓶．请你帮助分析原因

镁、铝与稀硫酸反应放热且生成气体，使锥形瓶中气体压强变大

．
③实验结束时，在读取测量实验中生成氢气的体积时，你认为合理的是

ACD

．
A．待实验装置冷却后再读数
B．上下移动量筒F，使其中液面与广口瓶中液面相平
C．上下移动量筒G，使其中液面与广口瓶中液面相平
D．视线与凹液面的最低点水平读取量筒中水的体积
（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．于是他们设计了图2所示的实验装置．
①装置中导管a的作用是

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实验前后碱式滴定管中液面读数分别为V₁ mL、V₂ mL．则产生氢气的体积为

V₁-V₂

mL．

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科目：高中化学 来源： 题型：

含镁3%-5%的镁铝合金，现已成为轮船制造、化工生产、机械制造等行业的重要原材料．现有一块已知质量为m₁g的镁铝合金，欲测定其中镁的质量分数，几位同学设计了以下三种不同的实验方案：
实验设计1：
镁铝合金

①足量盐酸

溶液

②过量NaOH溶液

过滤

得到沉淀的质量为m₂g；
实验设计2：
镁铝合金

足量的NaOH溶液

生成的气体在标准状况下的体积为V₁L．
实验设计3：
镁铝合金

足量盐酸

生成的气体在标准状况下的体积为V₂L．
请回答以下问题：
（1）写出实验设计1中单质铝发生反应的离子方程式：

2Al+6H⁺═2Al³⁺+3H₂↑?、Al³⁺+4OH^-═[Al（OH）₄]^-或Al³⁺+3OH^-═Al（OH）₃↓?Al（OH）₃+OH^-═[Al（OH）₄]^-?

（2）写出实验设计2中反应的离子方程式：

2Al+2OH^-+6H₂O═2[Al（OH）₄]^-+3H₂↑

（3）判断这几种实验设计能否求出镁的质量分数，能求出的用题目提供的数据将镁的质量分数表示出来，不能求出的就空着不填．
①实验设计1

24m1

58m2

×100%

24m1

58m2

×100%

②实验设计2

(1-

9V1

11.2m1

)×100%

(1-

9V1

11.2m1

)×100%

③实验设计3

44.8m1-36V2

11.2m1

×100%

44.8m1-36V2

11.2m1

×100%

．

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科目：高中化学 来源： 题型：

铝镁合金已成为轮船制造、化工生产等行业的重要材料。研究性学习小组的三位同学，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5.4 g铝镁合金粉末样品，投入V mL 2.0 mol·L^-1NaOH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，测得镁的质量分数将_________（填“偏高”或“偏低”）。

［探究二］

实验方案：铝镁合金测定生成气体的体积

实验装置：

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）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、探究二的实验方案，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。

____________________________________________________________________。

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科目：高中化学 来源：2009-2010学年山东省德州市高一（上）期末化学试卷（解析版） 题型：解答题

溶液

得到沉淀的质量为m₂g；
实验设计2：
镁铝合金

生成的气体在标准状况下的体积为V₁L．
实验设计3：
镁铝合金

生成的气体在标准状况下的体积为V₂L．
请回答以下问题：
（1）写出实验设计1中单质铝发生反应的离子方程式：______
（2）写出实验设计2中反应的离子方程式：______
（3）判断这几种实验设计能否求出镁的质量分数，能求出的用题目提供的数据将镁的质量分数表示出来，不能求出的就空着不填．
①实验设计1______
②实验设计2______
③实验设计3______．

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