Question

【題目】鋁鎂合金是飛機制造、化工生產等行業的重要材料．研究性學習小組的同學，為測定某含鎂3%～5%的鋁鎂合金(不含其他元素)中鎂的質量分數，設計了下列兩種不同實驗方案進行探究。填寫下列空白：

[方案一]

[實驗方案]將鋁鎂合金與足量NaOH溶液反應，測定剩余固體質量。

實驗中發生反應的化學方程式是___。

[實驗步驟]

(1)稱取10.8g鋁鎂合金粉末樣品，溶于體積為V、物質的量濃度為4.0molL-1NaOH溶液中，充分反應。則NaOH溶液的體積V≥___mL。

(2)過濾、洗滌、干燥、稱量固體。該步驟中若未洗滌固體，測得鎂的質量分數將___(填“偏高”、“偏低”或“無影響”)。

[方案二]

[實驗方案]將鋁鎂合金與足量稀硫酸溶液反應，測定生成氣體的體積。

[實驗步驟]

(1)同學們擬選用如圖1實驗裝置完成實驗：

你認為最簡易的裝置其連接順序是A接___接___接___(填接口字母，可不填滿)。

(2)仔細分析實驗裝置后，同學們經討論認為以下兩點會引起較大誤差：稀硫酸滴入錐形瓶中，即使不生成氫氣，也會將瓶內空氣排出，使所測氫氣體積偏大；實驗結束時，連接廣口瓶和量筒的導管中有少量水存在，使所測氫氣體積偏小。于是他們設計了如圖2所示的實驗裝置。

①裝置中導管a的作用是___。

②實驗前后堿式滴定管中液面讀數分別為V1mL、V2mL，則產生氫氣的體積為___mL。

③若需確定產生氫氣的量，還需測定的數據是___。

Answer 1

【答案】2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑ 97 偏高 E D G 保持分液漏斗內氣體壓強與錐形瓶內氣體壓強相等，打開分液漏斗活塞時稀硫酸能順利滴下，滴入錐形瓶的稀硫酸體積等于進入分液漏斗的氣體體積，從而消除由于加入稀硫酸引起的氫氣體積誤差 V1-V2 實驗時的溫度和壓強

【解析】

方案一：(1)鎂的質量分數最小時，金屬鋁的質量最大，需要的氫氧化鈉溶液最多，實際需要氫氧化鈉溶液的體積應大于或等于最大值，據此計算；

方案二：(1)裝置A中合金與稀硫酸反應生成氫氣，氫氣難溶于水，可以用排水法測定氫氣的體積，其中盛水的試劑瓶導管一定要短進長出，增大壓強將水排出，根據量筒中水的體積計算生成氫氣的體積，為防止液體飛濺，量筒中導管需要伸入量筒底部。

方案一：鋁與氫氧化鈉溶液反應生成偏鋁酸鈉與氫氣，反應方程式為2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑；

(1)含鎂為3%時，金屬鋁的含量最高，此時消耗的NaOH溶液體積最大，10.8g合金中鋁的質量為，10.8g×(1-3%)=(10.8g×97%)g，NaOH溶液的濃度為4.0mol/L，則根據方程式可知其體積V==0.097L=97mL，故V(NaOH溶液)≥97mL，

(2)過濾得到的固體為鎂，鎂上會附著偏鋁酸鈉等物質，未洗滌導致測定的鎂的質量偏大，鎂的質量分數偏高；

方案二：(1)根據分析可知最簡易的裝置連接順序為：(A)接(E)、(D)接(G)；

(2)①裝置中導管a可以保持分液漏斗內氣體壓強與錐形瓶內氣體壓強相等，打開分液漏斗活塞時稀硫酸能順利滴下，滴入錐形瓶的稀硫酸體積等于進入分液漏斗的氣體體積，從而消除由于加入稀硫酸引起的氫氣體積誤差；

②滴定管的零刻度在上方，兩次的體積之差為測定的氫氣的體積，收集氫氣后滴定管內液面讀數減小，所以測定氫氣的體積為V1-V2；

③由于氣體受溫度和壓強的影響較大，若要確定氣體的物質的量，必須知道實驗時的溫度和壓強。