Question

13．某鋁合金（硬鋁）中含有鎂、銅、硅，為了測(cè)定該合金中鋁的含量，有人設(shè)計(jì)如下試驗(yàn)：
（ 1 ）稱取樣品 ag．
（ 2 ）將樣品溶于過(guò)量的稀鹽酸中，過(guò)濾，濾液中主要含有的離子為Al³⁺、Mg²⁺、Cl^-、H⁺，濾渣中含有Cu、Si．
（3）往濾液中加入過(guò)量的NaOH溶液、過(guò)濾，寫(xiě)出該步操作中有關(guān)的離子方程式H⁺+OH^-═H₂O、Al³⁺+4 OH^-═AlO₂^-+2 H₂O、Mg²⁺+2 OH^-═Mg（OH）₂↓．
（4）在第（ 3 ）步的濾液中通入足量CO₂，過(guò)濾．有關(guān)反應(yīng)的離子方程式是AlO₂^-+CO₂+2H₂O═Al（OH）₃↓+HCO₃^-．
（5）步驟（4）過(guò)濾后的濾渣用蒸餾水洗滌數(shù)次后，烘干并灼燒至沉淀不再減少為止，冷卻后稱量，質(zhì)量為bg，原樣品中鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是$\frac{9b}{17a}$×100%．
（6）若步驟（3）中加入氫氧化鈉的量不足，則實(shí)驗(yàn)結(jié)果偏低（填“高”、“低”或“不影響”，下同）；若步驟（5）中濾渣沒(méi)有洗滌，則實(shí)驗(yàn)結(jié)果偏高．

Answer 1

分析 （2）鋁與鹽酸應(yīng)生成氯化鋁、Mg與鹽酸反應(yīng)生成氯化鎂，單質(zhì)硅和銅不能夠和稀鹽酸發(fā)生反應(yīng)，留在了濾渣中；
（3）剩余的鹽酸與氫氧化鈉反應(yīng)生成氯化鈉與水，氯化鎂與氫氧化鈉反應(yīng)生成氫氧化鎂沉淀與氯化鈉，氯化鋁與過(guò)量的氫氧化鈉反應(yīng)生成偏鋁酸鈉與氯化鈉；
（4）過(guò)量二氧化碳與偏鋁酸鈉容易反應(yīng)生成氫氧化鋁沉淀與碳酸氫鈉；
（5）所得沉淀為氫氧化鋁，加熱分解得到氧化鋁與水；氧化鋁中Al元素質(zhì)量即為合金中Al的質(zhì)量，進(jìn)而計(jì)算Al的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
（6）氫氧化鈉溶液不足，生成的氫氧化鋁沉淀減少，測(cè)定結(jié)果偏低；沒(méi)有洗滌沉淀，導(dǎo)致沉淀的質(zhì)量偏大，測(cè)定生成的氧化鋁質(zhì)量偏大，測(cè)定結(jié)果偏高．

解答 解：（2）鋁與鹽酸應(yīng)生成氯化鋁、Mg與鹽酸反應(yīng)生成氯化鎂，過(guò)濾，濾液中主要含有Al³⁺、Mg²⁺、Cl^-、H⁺，單質(zhì)硅和銅不能夠和稀鹽酸發(fā)生反應(yīng)，留在了濾渣中，
故答案為：Al³⁺、Mg²⁺、Cl^-、H⁺；Cu、Si；
（3）剩余的鹽酸與氫氧化鈉反應(yīng)生成氯化鈉與水，氯化鎂與氫氧化鈉反應(yīng)生成氫氧化鎂沉淀與氯化鈉，氯化鋁與過(guò)量的氫氧化鈉反應(yīng)生成偏鋁酸鈉與氯化鈉，有關(guān)離子方程式為：H⁺+OH^-═H₂O、Al³⁺+4 OH^-═AlO₂^-+2 H₂O、Mg²⁺+2 OH^-═Mg（OH）₂↓，
故答案為：H⁺+OH^-═H₂O、Al³⁺+4 OH^-═AlO₂^-+2 H₂O、Mg²⁺+2 OH^-═Mg（OH）₂↓；
（4）過(guò)量二氧化碳與偏鋁酸鈉容易反應(yīng)生成氫氧化鋁沉淀與碳酸氫鈉，反應(yīng)離子方程式為：AlO₂^-+CO₂+2H₂O═Al（OH）₃↓+HCO₃^-，
故答案為：AlO₂^-+CO₂+2H₂O═Al（OH）₃↓+HCO₃^-；
（5）所得沉淀為氫氧化鋁，加熱分解得到氧化鋁與水，反應(yīng)方程式為：2Al（OH）₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Al₂O₃+3 H₂O，
氧化鋁中鋁的質(zhì)量為bg×$\frac{54}{102}$=$\frac{9b}{17}$g，
即為ag合金中Al的質(zhì)量為$\frac{9b}{17}$g，
故合金中Al的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=$\frac{\frac{9b}{17}g}{ag}$×100%=$\frac{9b}{17a}$，
故答案為：$\frac{9b}{17a}$×100%；
（6）氫氧化鈉溶液不足，生成的氫氧化鋁沉淀減少，測(cè)定結(jié)果偏低；
沒(méi)有洗滌沉淀，導(dǎo)致沉淀的質(zhì)量偏大，測(cè)定生成的氧化鋁質(zhì)量偏大，測(cè)定結(jié)果偏高，
故答案為：低；高．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)含量的測(cè)定，清楚實(shí)驗(yàn)原理是解題的關(guān)鍵，是對(duì)所學(xué)知識(shí)的綜合運(yùn)用，需要學(xué)生具備扎實(shí)的基礎(chǔ)與運(yùn)用知識(shí)分析問(wèn)題解決問(wèn)題的能力．