Question

12．已知硅不溶于鹽酸．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，設(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn)：
（1）稱取樣品ag，稱量使用的儀器名稱為托盤天平、砝碼、鑷子、小燒杯．
（2）將樣品溶于足量稀鹽酸中，過(guò)濾，濾渣中主要含有的離子為Al³⁺、Mg²⁺、Cl^-等，濾渣中含有Cu、Si；在溶解、過(guò)濾時(shí)使用的主要儀器有燒杯、漏斗、玻璃棒．
（3）往濾液中加入過(guò)量NaOH溶液，過(guò)濾．
（4）在第（3）步的濾液中通入足量CO₂，過(guò)濾，將沉淀用蒸餾水洗滌數(shù)次后，烘干并灼燒至重量不再減少為止，冷卻后稱量，質(zhì)量為bg．有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式為：H⁺+OH^-═H₂O、Al³⁺+4OH^-═AlO₂^-+2H₂O、Mg²⁺+2OH^-═Mg（OH）₂↓．
（5）計(jì)算該樣品中鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的表達(dá)式為$\frac{9b}{17a}$．
（6）若第（3）步中加入NaOH溶液的量不足時(shí)，會(huì)使測(cè)定的結(jié)果偏低（填“偏高”“偏低”或“不影響”，下同）．
若第（4）步對(duì)沉淀的灼燒不充分時(shí)，會(huì)使測(cè)定的結(jié)果偏高．
若第（4）步對(duì)沉淀沒(méi)有用蒸餾水洗滌時(shí)，會(huì)使測(cè)定的結(jié)果偏高．

Answer 1

分析 （1）使用托盤天平稱取樣品質(zhì)量樣品放在玻璃器皿中；
（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；溶解、過(guò)濾過(guò)程需要儀器有：燒杯、漏斗、玻璃棒；
（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）加入氫氧化鈉不足，氫氧化鋁不能全部溶解，最后得到氧化鋁質(zhì)量減小，測(cè)定鋁的含量偏��；若第（4）步對(duì)沉淀的灼燒不充分時(shí)，得到固體質(zhì)量增大，沉淀未用蒸餾水洗滌，表面有雜質(zhì)氯化鈉，氯化鈉對(duì)測(cè)定結(jié)果固體質(zhì)量增大；

解答 解：（1）稱量固體藥品要用托盤天平（附砝碼）、鑷子、小燒杯，故答案為：托盤天平、砝碼、鑷子、小燒杯；
（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^-等離子，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；溶解、過(guò)濾過(guò)程需要儀器有：燒杯、漏斗、玻璃棒；
故答案為：Al³⁺、Mg²⁺、Cl^-等；Cu、Si；燒杯、漏斗、玻璃棒；
（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↓；
（5）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^-，
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：$\frac{9b}{17a}$；
（6）加入氫氧化鈉不足，氫氧化鋁不能全部溶解，最后得到氧化鋁質(zhì)量減小，測(cè)定鋁的含量偏小，對(duì)沉淀灼燒不充分，得到固體質(zhì)量增大，鋁質(zhì)量分?jǐn)?shù)增大，沉淀未用蒸餾水洗滌，表面有雜質(zhì)氯化鈉、氯化銨，灼燒氯化銨分解，氯化鈉對(duì)測(cè)定結(jié)果固體質(zhì)量增大，鋁質(zhì)量分?jǐn)?shù)增大，
故答案為：偏低；偏高；偏高．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)含量的測(cè)定、過(guò)程分析、誤差判斷，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．