Question

7．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】
【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2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑．
【实验步骤】
（1）称取10.8g铝镁合金粉末样品，溶于V mL 物质的量浓度为4.0mol/L NaOH溶液中，充分反应．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】
【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如图1完成实验：

你认为最简易的装置其连接顺序是：A→E→D→G→无→无（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与前面（1）中装置相比该装置中导管a的作用有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实验中将碱式滴定管改装成量气管，且实验前后量气管中液面读数分别为V₁ mL、V₂ mL．则产生氢气的体积为V₁-V₂mL．
③若需确定产生氢气的物质的量，还需测定的数据是实验时的温度和压强．

Answer 1

分析 方案一：铝与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠与氢气；
（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；
（2）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；
方案二：（1）装置的组装顺序：合金与水反应，用排水量气法测定氢气的体积，其中盛水的试剂瓶导管一定要短进长出，增大压强原理将水排出，量筒中水的体积就是生成氢气的体积，量筒内导管应伸入量筒底部；
（2）①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滴定管的数值零刻度在上方，两次的体积之差为测定的氢气的体积（注意应保持干燥管与滴定管内液面等高），收集氢气后滴定管内液面上升，读数减小；
③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．

解答 解：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↑，
故答案为：2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑；
（1）含镁为3%时，金属铝的含量最高，10.8g合金中铝的质量为，10.8g×（1-3%）=10.8×97%g，则：
      2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑
     54g          2mol
10.8g×97%    V×10^-3L×4.0mol/L
所以54g：（10.8g×97%）=2mol：（V×10^-3L×4.0mol/L），解得：V=97，
故V（NaOH溶液）≥97mL，
故答案为：97；
（2）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，
故答案为：偏高；
方案二：（1）装置的组装顺序：合金与水反应，用排水量气法测定氢气的体积，其中盛水的试剂瓶导管一定要短进长出，利用增大压强原理将水排出，量筒中水的体积就是生成氢气的体积，量筒内导管应伸入量筒底部，故连接顺序为：（A）接（E）（D）接（G），
故答案为：E、D、G；
（2）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，
故答案为：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滴定管的数值零刻度在上方，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，
故答案为：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，
故答案为：实验时的温度和压强．

点评 本题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，题目难度中等，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．