Question

為測(cè)定鎂鋁合金（不含其它元素）中鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，甲乙兩個(gè)學(xué)習(xí)小組設(shè)計(jì)了下列兩種不同的實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行探究．請(qǐng)回答下列問題：
（一）甲組：
實(shí)驗(yàn)原理：鎂鋁合金

足量NaOH溶液

測(cè)定剩余固體質(zhì)量
實(shí)驗(yàn)步驟：
①稱量   用托盤天平稱取2.7g鎂鋁合金粉末；
②溶解   把中藥品加入燒杯中，用規(guī)格為

 

mL的量筒量取一定體積1.25mol/L NaOH溶液加入燒杯中，不斷攪拌，充分反應(yīng)：
③過濾；
④洗滌   若未對(duì)過濾所得不溶物進(jìn)行洗滌，測(cè)得鋁得質(zhì)量分?jǐn)?shù)將

 

（填“偏高”、“偏低”或“不變”），證明不溶物已洗滌干凈得方法為

 

⑤干燥、稱量剩余固體
（二）乙組：
實(shí)驗(yàn)原理：用等量的鎂鋁合金進(jìn)行下述實(shí)驗(yàn)：
鎂鋁合金

足量稀鹽酸

測(cè)定生成氣體的體積
鎂鋁合金

足量NaOH溶液

測(cè)定生成氣體的體積
實(shí)驗(yàn)裝置：如圖．
實(shí)驗(yàn)步驟：
①按圖連接好裝置；
②稱取兩份質(zhì)量相等的鎂鋁合金樣品粉末，分別放入A裝置左右兩個(gè)管中，向B裝置中加入一定量的水，連接好A、B、C，然后調(diào)節(jié)C的高度使B和C中液面相平，記錄下此時(shí)量氣管液面讀數(shù)為10mL；
③用注射器向裝置A左側(cè)管中注入足量的稀鹽酸，待不再有氣泡產(chǎn)生時(shí)，調(diào)節(jié)裝置C的高度，使B和C中的液面相平，記錄下此時(shí)量氣管液面讀數(shù)為25mL；
④用另一注射器向裝置A右側(cè)管中注入足量的NaOH溶液，待不再有氣泡產(chǎn)生時(shí)，調(diào)節(jié)裝置C的高度，使B和C中的液面相平，記錄下此時(shí)量氣管液面讀數(shù)為35mL．
問題和討論：
（1）上述實(shí)驗(yàn)步驟①和②之間必須加一步

 

的操作，具體方法為

 

．
（2）為使測(cè)定結(jié)果盡可能準(zhǔn)確，實(shí)驗(yàn)中還應(yīng)注意的問題是

 

．
（3）步驟③和步驟④中產(chǎn)生氣體的體積比為

 

，合金中鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

 

．

Answer 1

分析：（一）甲組②依據(jù)鋁和氫氧化鈉反應(yīng)的化學(xué)方程式計(jì)算需要的氫氧化鈉溶液體積，依據(jù)溶液體積選擇量筒；
④固體表面沾有偏鋁酸鈉溶液，稱量剩余固體質(zhì)量會(huì)偏大，測(cè)定鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)減�。蛔C明固體洗滌干凈的方法是驗(yàn)證是否存在偏鋁酸鈉 溶液設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證；
（二）乙組
（1）分析流程和步驟可知測(cè)定氣體體積的方法測(cè)定合金質(zhì)量分?jǐn)?shù)，裝置需要?dú)饷苄酝旰�，�?yīng)對(duì)裝置進(jìn)行氣密性檢查；檢查裝置氣密性的方法是利用裝置中 壓強(qiáng)變化和液面變化設(shè)計(jì)；
（2）使B和C中的液面相平，后還需要冷卻溶液溫度到室溫讀取氣體體積；
（3）分析實(shí)驗(yàn)過程可知開始量氣管是10ml，加入足量鹽酸，鎂和鋁全部反應(yīng)生成氫氣，此時(shí)量氣管體積為25ml，說明生成氫氣為15ml；另一端加入氫氧化鈉溶液和鋁反應(yīng)生成氫氣，最后量氣管讀數(shù)為35ml，說明生成氫氣體積為10ml；依據(jù)數(shù)據(jù)和反應(yīng)生成氫氣的量計(jì)算合金中鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；

解答：解：（一）甲組：
②依據(jù)化學(xué)方程式計(jì)算，2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+H₂↑，2.7g鎂鋁合金全部是鋁的質(zhì)量，物質(zhì)的量為0.1mol，需要?dú)溲趸�鈉物質(zhì)的量0.1mol，所以氫氧化鈉溶液體積=

0.1mol

1.25mol/L

=0.08L=80ml，依據(jù)選擇量筒的原則是大而近，應(yīng)選擇100ml的量筒；
故答案為：100；
④固體表面沾有偏鋁酸鈉溶液，稱量剩余固體質(zhì)量會(huì)偏大，測(cè)定鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)減小，測(cè)定質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏低；證明固體洗滌干凈的方法是驗(yàn)證是否存在偏鋁酸鈉溶液設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)為：取少量洗滌液逐滴加入稀鹽酸至過量，若整個(gè)過程未出現(xiàn)沉淀則說明洗滌干凈；
故答案為：偏低，取少量洗滌液逐滴加入稀鹽酸至過量，若整個(gè)過程未出現(xiàn)沉淀則說明洗滌干凈；
（二）乙組
（1）分析流程和步驟可知測(cè)定氣體體積的方法測(cè)定合金質(zhì)量分?jǐn)?shù)，裝置需要?dú)饷苄酝旰�，�?yīng)對(duì)裝置進(jìn)行氣密性檢查；檢查方法為：向C中加入一定量水，然后提高C使其中液面高于B，靜置一會(huì)兒，若液面不發(fā)生變化則氣密性良好；
故答案為；檢查氣密性，向C中加入一定量水，然后提高C使其中液面高于B，靜置一會(huì)兒，若液面不發(fā)生變化則氣密性良好；
（2）使B和C中的液面相平，后還需要冷卻溶液溫度到室溫讀取氣體體積，避免熱溶液對(duì)讀數(shù)產(chǎn)生誤差；
故答案為：用量氣管量氣前氣體是否冷卻到室溫；
（3）分析實(shí)驗(yàn)過程可知開始量氣管是10ml，加入足量鹽酸，鎂和鋁全部反應(yīng)生成氫氣，此時(shí)量氣管體積為25ml，說明生成氫氣為15ml；另一端加入氫氧化鈉溶液和鋁反應(yīng)生成氫氣，最后量氣管讀數(shù)為35ml，說明生成氫氣體積為10ml，得到步驟③和步驟④中產(chǎn)生氣體的體積比為15：10=3；2；依據(jù)化學(xué)方程式計(jì)算鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，設(shè)合金中 鎂物質(zhì)的量為x，鋁物質(zhì)的量為y：
Mg+2HCl=MgCl₂+H₂↑，
1              1
x              x
2Al+6HCl=2AlCl₃+3H₂↑，
2                3
y                 1.5y
2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑，
2                       3
y                       1.5y
x+1.5y=15
1.5y=10
x=5 mol
y=6.7mol
鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=

6.7mol×27g/mol

6.7mol×27g/mol+5mol×24g/mol

×100%=60%
故答案為：3：2，60%；

點(diǎn)評(píng)：本題考查了實(shí)驗(yàn)探究物質(zhì)組成的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和過程分析判斷，掌握基礎(chǔ)和 實(shí)驗(yàn)基本操作是關(guān)鍵，題目難度中等．