Question

20．某研究性學(xué)習(xí)小組為測(cè)定某鋁鎂合金（不含其他元素）中鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，選取1mol/L的NaOH溶液與稀硫酸溶液，分別設(shè)計(jì)了下列兩種不同實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行探究，請(qǐng)根據(jù)他們的設(shè)計(jì)回答有關(guān)問題．
已知：
①M(fèi)g+2H⁺═Mg²⁺+H₂；但Mg不與NaOH溶液反應(yīng)
②2Al+6H⁺═2Al³⁺+3H₂
③2Al+2NaOH+2H₂O═2NaAlO₂+3H₂
④
[探究一]實(shí)驗(yàn)方案：稱量x g鋁鎂合金粉末，放入足量的1mol/L的NaOH溶液中使其充分反應(yīng)后過濾．
（1）欲計(jì)算Mg的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，該實(shí)驗(yàn)中還需測(cè)定的數(shù)據(jù)是鎂的質(zhì)量；
（2）該方案所涉及的化學(xué)反應(yīng)為：2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑（用離子方程式表式）．
[探究二]實(shí)驗(yàn)方案：選取如圖所示所需裝置，稱量x g鋁鎂合金粉末溶于足量的稀硫酸，測(cè)定生成氣體的體積為VL（已轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)狀況）．
（3）同學(xué)們擬選用如圖2的實(shí)驗(yàn)裝置完成實(shí)驗(yàn)，你認(rèn)為最簡(jiǎn)易的裝置的連接順序是a接e，d接g，．接．．（填接口字母，空格不一定填完，不夠可加）；
（4）據(jù)此操作測(cè)定鋁鎂合金中鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{806.4x-648V}{201.6x}$×100%（用含x、V的式子表示）．

Answer 1

分析 探究一實(shí)驗(yàn)原理為：鎂鋁合金和氫氧化鈉溶液反應(yīng)，鋁溶解生成偏鋁酸鈉和氫氣，反應(yīng)后過濾得鎂的質(zhì)量，進(jìn)而求得鋁的質(zhì)量，據(jù)此計(jì)算和分析；
探究二實(shí)驗(yàn)原理為：利用鋁鎂合金粉末與足量的鹽酸反應(yīng)，測(cè)定產(chǎn)生氫氣的體積，根據(jù)鋁鎂合金粉末的質(zhì)量與產(chǎn)生氫氧的總體積列方程組可求得鎂、鋁的各自的質(zhì)量，根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理可知，裝置的組裝順序：合金與稀硫酸反應(yīng)，用排水量氣法測(cè)定氫氣的體積，其中盛水的試劑瓶導(dǎo)管一定要短進(jìn)長(zhǎng)出，增大壓強(qiáng)原理將水排出，量筒中水的體積就是生成氫氣的體積，量筒內(nèi)導(dǎo)管應(yīng)伸入量筒底部，據(jù)此答題．

解答 解：探究一實(shí)驗(yàn)原理為：鎂鋁合金和氫氧化鈉溶液反應(yīng)，鋁溶解生成偏鋁酸鈉和氫氣，反應(yīng)后過濾得鎂的質(zhì)量，進(jìn)而求得鋁的質(zhì)量，
（1）欲計(jì)算Mg的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，該實(shí)驗(yàn)中還需測(cè)定的數(shù)據(jù)是過濾后得到的鎂的質(zhì)量，
故答案為：鎂的質(zhì)量；
（2）該方案所涉及的化學(xué)反應(yīng)為：2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑，
故答案為：2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑；
探究二實(shí)驗(yàn)原理為：利用鋁鎂合金粉末與足量的鹽酸反應(yīng)，測(cè)定產(chǎn)生氫氣的體積，根據(jù)鋁鎂合金粉末的質(zhì)量與產(chǎn)生氫氧的總體積列方程組可求得鎂、鋁的各自的質(zhì)量，（3）根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理可知，裝置的組裝順序：合金與稀硫酸反應(yīng)，用排水量氣法測(cè)定氫氣的體積，其中盛水的試劑瓶導(dǎo)管一定要短進(jìn)長(zhǎng)出，增大壓強(qiáng)原理將水排出，量筒中水的體積就是生成氫氣的體積，量筒內(nèi)導(dǎo)管應(yīng)伸入量筒底部，所以最簡(jiǎn)易的裝置的連接順序是a接e，d接g，
故答案為：e，d接g；
（4）實(shí)驗(yàn)后測(cè)得生成的氫氣在標(biāo)準(zhǔn)狀況下為VL，物質(zhì)的量=$\frac{V}{22.4}$mol，設(shè)合金中Mg物質(zhì)的量為x，Al物質(zhì)的量的為y
$\left\{\begin{array}{l}{x+1.5y=\frac{V}{22.4}}\\{24x+27y=xg}\end{array}\right.$
解得x=$\frac{33.6x-27V}{201.6}$mol，
所以鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=$\frac{\frac{33.6x-27V}{201.6}×24}{x}$×100%=$\frac{806.4x-648V}{201.6x}$×100%，
故答案為：$\frac{806.4x-648V}{201.6x}$×100%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)含量的測(cè)定、對(duì)實(shí)驗(yàn)原理與裝置的理解、實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)等，難度中等，理解實(shí)驗(yàn)原理是解題的關(guān)鍵，是對(duì)知識(shí)的綜合考查，需要學(xué)生具有知識(shí)的基礎(chǔ)與綜合運(yùn)用知識(shí)分析問題、解決問題的能力．