Question

（2013?河西區(qū)一模）鋁鎂合金是輪船制造、化工生產(chǎn)等行業(yè)的重要材料．為測定某鋁鎂合金（不含其它元素）中鎂的質(zhì)量分數(shù)，某實驗小組設計了下列實驗方案，每個方案均稱取5.4g粉末狀樣品進行探究．請按要求回答下列問題：
[實驗l]鋁鎂合金

足量試劑X

測定剩余固體質(zhì)量．
已知：試劑X焰色反應為黃色．
（1）將稱量好的樣品放入V₁mL 2.0mol/L試劑X中，充分反應．此反應的離子方程式為

2Al+2OH^-+2H₂O═2AlO₂^-+3H₂↑

；V₁的取值范圍是

≥100mL

mL．
（2）經(jīng)過濾、干燥、稱量固體，測得鎂的質(zhì)量分數(shù)

偏高

（填“偏高”或“無影響”或“偏低”），其原因是

過濾后沒有洗滌

．
[實驗2]鋁鎂合金

足量O2充分灼燒

密封(容器帶自由移動的活塞)

測定數(shù)據(jù)
（l）欲計算鎂的質(zhì)量分數(shù)，該實驗還需測定的數(shù)據(jù)是

灼燒后固體的質(zhì)量

．
（2）若用空氣代替O₂進行實驗，則測定鎂的質(zhì)量分數(shù)將

偏高

填“偏高”或“無影響”或“偏低”）．[已知：3Mg+N₂

點燃  .

Mg₃N₂]
[實驗3]鋁鎂合金

足量試劑Y

測定生成無色氣體的體積
實驗裝置如下圖：

（1）該實驗在盛裝藥品之前應首先進行的實驗步驟是

檢查裝置的氣密性

．
（2）同學甲選定試劑Y進行實驗，當發(fā)現(xiàn)裝置A中樣品迅速溶解完全后，立即調(diào)整量氣管C中液面與B中液面相平，測得產(chǎn)生氣體體積為V₂L[已折算為標準狀況下，A中液體體積忽略不計，下述（3）中同]．試劑Y的名稱是

稀鹽酸或稀硫酸

．所測鎂的質(zhì)量分數(shù)偏低的理由是

放熱反應，溫度升高，測定的氫氣的體積偏大，又Al的含量越大，生成氫氣越多，則氫氣的體積大時計算出Mg的質(zhì)量分數(shù)偏低

．
（3）同學乙將試劑Y換為實驗1中的試劑X，假設操作均正確，充分反應后測得產(chǎn)生氣體體積為V₃L，則鎂的質(zhì)量分數(shù)為

1-V3

6.72

×100%

（含V₃的表達式）．

Answer 1

分析：[實驗l]（1）試劑X焰色反應為黃色，應為NaOH，發(fā)生2Al+2NaOH+2H₂O═2NaAlO₂+3H₂↑，鎂的質(zhì)量分數(shù)最小時，金屬鋁的質(zhì)量最大，需要的氫氧化鈉溶液最多，實際需要氫氧化鈉溶液的體積應大于或等于最大值，據(jù)此計算；
（2）鎂上會附著偏鋁酸鈉等物質(zhì)，未洗滌導致測定的鎂的質(zhì)量偏大；
[實驗2]（1）Mg、Al均與氧氣反應；
（2）若用空氣代替O₂進行實驗，發(fā)生3Mg+N₂

點燃  .

Mg₃N₂，2Mg+CO₂

點燃  .

2MgO+C，測定生成固體的質(zhì)量變大；
[實驗3]（1）測定氣體的體積，應先檢查裝置的氣密性；
（2）發(fā)生金屬與稀酸的反應生成氫氣，Al的含量越大，生成氫氣越多；
（3）試劑Y換為實驗1中的試劑X，利用2Al+2NaOH+H₂O═2NaAlO₂+3H₂↑計算出Al的含量，再計算Mg的質(zhì)量分數(shù)．

解答：解：[實驗l]（1）試劑X焰色反應為黃色，應為NaOH，發(fā)生2Al+2NaOH+2H₂O═2NaAlO₂+3H₂↑，其離子反應為2Al+2OH^-+2H₂O═2AlO₂^-+3H₂↑，假設5.4g均為Al，n（Al）=

5.4g

27g/mol

=0.2mol，需要的氫氧化鈉為0.2mol，其體積為

0.2mol

2.0mol/L

=0.1L=100mL，實際需要氫氧化鈉溶液的體積V₁≥100mL，
故答案為：2Al+2OH^-+2H₂O═2AlO₂^-+3H₂↑；≥100mL；
（2）若沒有洗滌，則鎂上會附著偏鋁酸鈉等物質(zhì)，即未洗滌導致測定的鎂的質(zhì)量偏高，故答案為：偏高；過濾后沒有洗滌；
[實驗2]（1）Mg、Al均與氧氣反應，生成金屬氧化物，則還需測定生成物的質(zhì)量，故答案為：灼燒后固體的質(zhì)量；
（2）若用空氣代替O₂進行實驗，發(fā)生3Mg+N₂

點燃  .

Mg₃N₂，2Mg+CO₂

點燃  .

2MgO+C，測定生成固體的質(zhì)量變大，則鎂的質(zhì)量分數(shù)偏高，故答案為：偏高；
[實驗3]（1）測定氣體的體積，應先檢查裝置的氣密性，所以該實驗在盛裝藥品之前應首先進行的實驗步驟為檢查裝置的氣密性，故答案為：檢查裝置的氣密性；
（2）因金屬與稀鹽酸或稀硫酸的反應生成氫氣，反應為放熱反應，溫度升高，測定的氫氣的體積偏大，又Al的含量越大，生成氫氣越多，則氫氣的體積大時計算出Mg的質(zhì)量分數(shù)偏低，
故答案為：稀鹽酸或稀硫酸；放熱反應，溫度升高，測定的氫氣的體積偏大，又Al的含量越大，生成氫氣越多，則氫氣的體積大時計算出Mg的質(zhì)量分數(shù)偏低；
（3）試劑Y換為實驗1中的試劑X，由2Al+2NaOH+H₂O═2NaAlO₂+3H₂↑可知，n（H₂）=

V3

22.4

mol，則n（Al）=

V3

33.6

mol，Al的含量為

27V3

33.6

g，所以Mg的質(zhì)量分數(shù)為

5.4g- 27V3 33.6 g

5.4g

×100%=

1-V3

6.72

×100%，故答案為：

1-V3

6.72

×100%．

點評：本題考查學生金屬鎂和金屬鋁的化學性質(zhì)以及化學實驗方案的設計知識，注意實驗原理及實驗中發(fā)生的化學反應，題目綜合性較強，題目難度中等，注重學生開放性思維的訓練．