Question

1．某鋁合金（硬鋁）中含有鋁、鎂、銅、硅，為了測定該合金中鋁的含量，有人設(shè)計了如圖實驗：

（1）補(bǔ)全上述①②③各步反應(yīng)的離子方程式
①M(fèi)g+2H⁺═Mg²⁺+H₂↑，2Al+6H⁺═2Al³⁺+3H₂↑
②H⁺+OH^-=H₂O，Al³⁺+4OH^-═AlO₂^-+2H₂O  Mg²⁺+2OH^-═Mg（OH）₂↓
③OH^-+CO₂=HCO₃^-；CO₂+AlO₂^-+H₂O═Al（OH）₃↓+HCO₃^-
（2）計算該樣品中鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)：$\frac{54b}{102a}$×100%
（3）第②步中加入Na0H溶液不足時，會使測定結(jié)果偏低；第④步對沉淀灼燒不充分時，會使測定結(jié)果偏高．

Answer 1

分析 由測定該合金中鋁的含量流程可知，①加鹽酸，Cu、Si不反應(yīng)，則過濾得到的固體為Cu、Si，溶液中含Al³⁺、Mg²⁺，②加足量的NaOH，過濾得到的沉淀為Mg（OH）₂，溶液中主要含AlO₂^-，③通足量的二氧化碳，反應(yīng)生成Al（OH）₃，④灼燒氫氧化鋁分解得到Al₂O₃，
（1）先根據(jù)流程圖分析實驗的原理，然后寫出對應(yīng)的化學(xué)方程式；
（2）根據(jù)鋁守恒，最后得到的固體Al₂O₃中鋁的質(zhì)量就是鋁合金中的鋁的質(zhì)量，最后求出鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
（3）第②步中加入NaOH的量不足的時，鋁不能完全轉(zhuǎn)變成AlO₂^-；對沉淀的灼燒不充分，會有水分，會增加灼燒后固體的質(zhì)量．

解答 解：（1）第①步發(fā)生的化學(xué)方程式有兩個：鎂與鹽酸反應(yīng)，鋁和鹽酸反應(yīng)，Mg+2H⁺═Mg²⁺+H₂↑，2Al+6H⁺═2Al³⁺+3H₂↑，
第②步發(fā)生的化學(xué)方程式有三個：鹽酸和氫氧化鈉反應(yīng)，反應(yīng)的離子方程式H⁺+OH^-=H₂O，氯化鋁和過量氫氧化鈉反應(yīng)，反應(yīng)的離子方程式為：Al³⁺+4OH^-═AlO₂^-+2H₂O，氯化鎂和氫氧化鈉反應(yīng)，反應(yīng)的離子方程式為：Mg²⁺+2OH^-═Mg（OH）₂↓，
第③步發(fā)生的化學(xué)方程式有兩個：氫氧化鈉和過量的二氧化碳反應(yīng)，偏鋁酸鈉和過量的二氧化碳反應(yīng)，離子反應(yīng)為OH^-+CO₂=HCO₃^-，CO₂+H₂0+A10₂^-═Al（OH）₃↓+HCO₃^-，
故答案為：2Al+6H⁺═2Al³⁺+3H₂↑；H⁺+OH^-=H₂O；Al³⁺+4OH^-═AlO₂^-+2H₂O；OH^-+CO₂=HCO₃^-；CO₂+AlO₂^-+H₂O═Al（OH）₃↓+HCO₃^-；
（2）因鋁在反應(yīng)前后守恒，最后得到的固體Al₂O₃中鋁的質(zhì)量就是鋁合金中的鋁的質(zhì)量，則鋁的質(zhì)量為bg×$\frac{27×2}{27×2+16×3}$×100%=$\frac{54b}{102}$g，樣品質(zhì)量為ag，所以鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=$\frac{\frac{54b}{102}}{a}$×100%=$\frac{54b}{102a}$×100%，
故答案為：$\frac{54b}{102a}$×100%；
（3）因NaOH的量不足，鋁不能完全轉(zhuǎn)變成AlO₂^-，最終產(chǎn)生的氧化鋁質(zhì)量少，造成結(jié)果偏低，因?qū)Τ恋淼淖茻�不充分時有水分，則灼燒后固體的質(zhì)量變大，會使測定的結(jié)果偏高，
故答案為：偏低；偏高．

點評 本題考查了鋁及其化合物化學(xué)性質(zhì)的應(yīng)用，要測定其中某成分的含量，可以使其發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，本題利用了守恒法來進(jìn)行計算，能很好的考查學(xué)生的實驗?zāi)芰Α⒎治龊徒鉀Q問題的能力，題目難度中等．