Question

6．含鎂3%～5%的鋁鎂合金，現(xiàn)已成為輪船、化工、機(jī)械制造等行業(yè)的重要原材料．現(xiàn)有一塊已知質(zhì)量的鋁鎂合金，欲測定其中鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，幾位同學(xué)設(shè)計(jì)了不同的實(shí)驗(yàn)方案．
實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)1：鋁鎂合金$\stackrel{鹽酸}{→}$ 測定生成氣體的體積（標(biāo)準(zhǔn)狀況）
實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)2：鋁鎂合金 $\stackrel{NaOH溶液}{→}$ 測定生成氣體的體積（標(biāo)準(zhǔn)狀況）
實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)3：鎂鋁合金$\stackrel{鹽酸}{→}$$\stackrel{過量NaOH溶液}{→}$過濾，測定沉淀的質(zhì)量
回答下列問題：
（1）寫出實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)2方案中有關(guān)單質(zhì)鋁的化學(xué)反應(yīng)方程式2Al+2NaOH+2H₂O═2NaAlO₂+3H₂↑；
（2）下列各實(shí)驗(yàn)方案中，能測出合金中鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的是D．
A..實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)1   B．實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)2   C．實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)3    D．都可以
（3）若按實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)3進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，將m g鎂鋁合金，溶于過量鹽酸中，再加入過量的NaOH溶液，可得到白色沉淀；將此沉淀洗凈、干燥后，稱得質(zhì)量為w g．求合金中鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)$\frac{12w}{29m}$×100%．

Answer 1

分析 （1）鋁與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成的氫氣；
（2）實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)1：Mg、Al均與鹽酸反應(yīng)，生成H₂，體現(xiàn)還原性，根據(jù)合金的質(zhì)量和氫氣的體積可求出鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)2：只有鋁與氫氧化鈉溶液反應(yīng)，生成氫氣，體現(xiàn)還原性，根據(jù)合金的質(zhì)量和氫氣的體積可求出鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)3：Mg、Al與鹽酸反應(yīng)后，再加入過量NaOH溶液，Mg²⁺生成Mg（OH）₂沉淀，Al³⁺生成NaAlO₂溶液，根據(jù)Mg（OH）₂沉淀的質(zhì)量，可求出鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
（3）依據(jù)元素守恒計(jì)算，合金溶于過量鹽酸反應(yīng)生成氯化鎂、氯化鋁，加入過量氫氧化鈉生成白色沉淀為氫氧化鎂，依據(jù)鎂元素守恒計(jì)算鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

解答 解：（1）鋁與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成的氫氣，反應(yīng)的離子方程式為：2Al+2NaOH+2H₂O═2NaAlO₂+3H₂↑，故答案為：2Al+2NaOH+2H₂O═2NaAlO₂+3H₂↑；
（2）實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)1：Mg、Al均與鹽酸反應(yīng)，生成H₂，體現(xiàn)還原性，根據(jù)合金的質(zhì)量和氫氣的體積可求出鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)2：只有鋁與氫氧化鈉溶液反應(yīng)，生成氫氣，體現(xiàn)還原性，根據(jù)合金的質(zhì)量和氫氣的體積可求出鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)3：Mg、Al與鹽酸反應(yīng)后，再加入過量NaOH溶液，Mg²⁺生成Mg（OH）₂沉淀，Al³⁺生成NaAlO₂溶液，根據(jù)Mg（OH）₂沉淀的質(zhì)量，可求出鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，故答案為：D；
（3）將m g鎂鋁合金，溶于過量鹽酸中，生成氯化鎂、氯化鋁，再加入過量的NaOH溶液，可得到白色沉淀為氫氧化鎂，將此沉淀洗凈、干燥后，稱得質(zhì)量為w g，鎂元素守恒計(jì)算得到n（Mg）=$\frac{wg}{58g/mol}$，合金中鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=$\frac{\frac{w}{58}×24g}{mg}$×100%=$\frac{12w}{29m}$×100%，故答案為：$\frac{12w}{29m}$×100%．

點(diǎn)評 本題考查化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案的評價(jià)，涉及鎂和鋁的化學(xué)性質(zhì)、化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，物質(zhì)含量測定、化學(xué)計(jì)算等，難度中等，掌握鎂和鋁的化學(xué)性質(zhì)是解題的關(guān)鍵．