Question

【題目】某鋁合金(硬鋁)中含有鎂、銅、硅，為了測定該合金中鋁的含量，有人設計如下實驗：

（1）稱取樣品ag。

（2）將樣品溶于足量稀鹽酸中，過濾，濾液中主要含有___離子，濾渣中含有___；在溶解過濾時使用的儀器有___。

（3）往濾液中加入過量NaOH溶液，過濾，寫出該步操作中有關的離子方程式____。

（4）在第（3）步的濾液中通入足量CO2過濾，將沉淀用蒸餾水洗滌數次后，烘干并灼燒至質量不再減少為止，冷卻后稱量，質量為bg。有關反應的化學方程式為____。

（5）計算該樣品中鋁的質量分數的表達式為___。

（6）若第（3）步中加入NaOH溶液的量不足時，會使測定的結果___(“偏高”“偏低”或“無影響”，下同)。若第（4）步對沉淀的灼燒不充分時，會使測定的結果___。若第（4）步中的沉淀沒有用蒸餾水洗滌時，會使測定的結果____。

Answer 1

【答案】Al3＋、Mg2＋、Cl－ Cu、Si 燒杯、玻璃棒、漏斗、帶鐵圈的鐵架臺(或漏斗架) H++OH-＝H2O、Mg2＋＋2OH－=Mg(OH)2↓、Al3＋＋3OH－=Al(OH)3↓、Al(OH)3＋OH－=AlO2-+2H2O[或H++OH-＝H2O、Al3++4OH-＝AlO2-+2H2O、Mg2++2OH-＝Mg(OH)2↓] NaOH+CO2=NaHCO3、NaAlO2+CO2+2H2O＝NaHCO3+Al(OH)3↓，2Al(OH)3 Al2O3+3H2O ×100% 偏低 偏高 偏高

【解析】

(2)鋁合金(硬鋁)中的鋁和鎂能夠與鹽酸反應生成氯化鋁和氯化鎂，單質硅、銅和稀鹽酸不反應；結合溶解、過濾操作分析解答；

(3)濾液中含有氯化鎂、氯化鋁和過量的鹽酸，結合物質的性質分析解答；

(4)第(3)步的濾液中含有氯化鈉和偏鋁酸鈉，以及過量的氫氧化鈉，結合物質的性質分析解答；

(5)bg為氧化鋁的質量，結合鋁元素守恒計算鋁的質量分數；

(6)若第(3)步中加入氫氧化鈉溶液不足，生成的氫氧化鋁沉淀偏少；若第(4)步對沉淀的灼燒不充分時，會導致測得的氧化鋁質量偏大；若第(4)步中的沉淀沒有用蒸餾水洗滌時，導致氫氧化鋁沉淀的質量偏大，據此分析誤差。

(2)鋁合金(硬鋁)中的鋁和鎂能夠與鹽酸反應生成氯化鋁和氯化鎂，過濾，濾液中主要含有Al3+、Mg2+、Cl－，單質硅和銅不能和稀鹽酸發生反應，留在了濾渣中；溶解、過濾過程中需要儀器有：燒杯、漏斗、玻璃棒、帶鐵圈的鐵架臺(或漏斗架)，故答案為：Al3+、Mg2+、Cl－；Cu、Si；燒杯、漏斗、玻璃棒、帶鐵圈的鐵架臺(或漏斗架)；

(3)濾液中含有氯化鎂、氯化鋁和過量的鹽酸，剩余的鹽酸與氫氧化鈉反應生成氯化鈉與水，氯化鎂與氫氧化鈉反應生成氫氧化鎂沉淀與氯化鈉，氯化鋁與過量的氫氧化鈉反應生成偏鋁酸鈉與氯化鈉，有關離子方程式為：H++OH-＝H2O、Al3++4OH-＝AlO2-+2H2O、Mg2++2OH-＝Mg(OH)2↓；

(4)第(3)步的濾液中含有氯化鈉和偏鋁酸鈉，以及過量的氫氧化鈉，通入足量CO2，氫氧化鈉與過量的二氧化碳反應生成碳酸氫鈉，偏鋁酸鈉溶液中通入過量的二氧化碳生成氫氧化鋁沉淀和碳酸氫鈉，灼燒氫氧化鋁分解得到氧化鋁，發生反應為NaOH+CO2=NaHCO3、NaAlO2+CO2+2H2O＝NaHCO3+Al(OH)3↓，2Al(OH)3 Al2O3+3H2O；

(5)將沉淀用蒸餾水洗滌數次后，烘干并灼燒至重量不再減少為止，冷卻后稱量，質量為bg，為Al2O3，該樣品中鋁的質量分數的表達式=×100%=×100%，故答案為：×100%；

(6)若第(3)步中加入氫氧化鈉溶液不足，生成的氫氧化鋁沉淀偏少，測定結果偏低；若第(4)步對沉淀的灼燒不充分時，會導致測得的氧化鋁質量偏大，測定結果偏高；若第(4)步中的沉淀沒有用蒸餾水洗滌時，導致氫氧化鋁沉淀的質量偏大，測定生成的氧化鋁質量偏大，測定結果偏高。