Question

【題目】鋁鎂合金是飛機制造、化工生產(chǎn)等行業(yè)的重要材料。研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)，為測定某含鎂3%～5%的鋁鎂合金(不含其他元素)中鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，設(shè)計了下列兩種不同實驗方案進(jìn)行探究。填寫下列空白：

（方案一）

（實驗方案）將鋁鎂合金與足量NaOH溶液反應(yīng)，測定剩余固體質(zhì)量。

實驗中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是_____________________________。

（實驗步驟）

(1)稱取10.8 g鋁鎂合金粉末樣品，溶于體積為V物質(zhì)的量濃度為4.0 mol·L－1NaOH溶液中，充分反應(yīng)。則NaOH溶液的體積V≥_________mL。

(2)過濾、洗滌、干燥、稱量固體。該步驟中若未洗滌固體，測得鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)將________(填“偏高”、“偏低”或“無影響”)。

（方案二）

（實驗方案）將鋁鎂合金與足量稀硫酸溶液反應(yīng)，測定生成氣體的體積。

（實驗步驟）

(1)同學(xué)們擬選用下列實驗裝置完成實驗：

你認(rèn)為最簡易的裝置其連接順序是A接（_____）(　)接(　)(　)接(　)(填接口字母，可不填滿)。

(2)仔細(xì)分析實驗裝置后，同學(xué)們經(jīng)討論認(rèn)為以下兩點會引起較大誤差：稀硫酸滴入錐形瓶中，即使不生成氫氣，也會將瓶內(nèi)空氣排出，使所測氫氣體積偏大；實驗結(jié)束時，連接廣口瓶和量筒的導(dǎo)管中有少量水存在，使所測氫氣體積偏小。于是他們設(shè)計了如圖所示的實驗裝置。

①裝置中導(dǎo)管a的作用是_______________。

②實驗前后量氣管中液面讀數(shù)分別為V1 mL、V2mL，則產(chǎn)生氫氣的體積為___mL。

③若需確定產(chǎn)生氫氣的量，還需測定的數(shù)據(jù)是______。

Answer 1

【答案】2Al＋2NaOH＋2H2O=2NaAlO2＋3H2↑ 97 偏高 E　D　G 使分液漏斗內(nèi)氣體壓強與錐形瓶內(nèi)氣體壓強相等，打開分液漏斗活塞時稀硫酸能順利滴下；滴入錐形瓶的稀硫酸的體積等于進(jìn)入分液漏斗的氣體體積，從而消除由于加入稀硫酸引起的氫氣體積誤差 (V1－V2) 實驗時的溫度和壓強

【解析】

方案一：鋁與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成偏鋁酸鈉與氫氣；

(1)鎂的質(zhì)量分?jǐn)?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(yīng)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(dǎo)致測定的鎂的質(zhì)量偏大；

方案二：(1)裝置的組裝順序：合金與水反應(yīng)，用排水量氣法測定氫氣的體積，其中盛水的試劑瓶導(dǎo)管一定要短進(jìn)長出，增大壓強原理將水排出，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；

(2)①保持分液漏斗內(nèi)氣體壓強與錐形瓶內(nèi)氣體壓強相等，打開分液漏斗活塞時稀硫酸能順利滴下，滴入錐形瓶的稀硫酸體積等于進(jìn)入分液漏斗的氣體體積，從而消除由于加入稀硫酸引起的氫氣體積誤差；

②滴定管的數(shù)值零刻度在上方，兩次的體積之差為測定的氫氣的體積(注意應(yīng)保持干燥管與滴定管內(nèi)液面等高)，收集氫氣后滴定管內(nèi)液面上升，讀數(shù)減小；

③氣體受溫度和壓強的影響較大，若要確定氣體的物質(zhì)的量，必須知道實驗時的溫度和壓強。

方案一：將鋁鎂合金與足量NaOH溶液反應(yīng)，鎂不和NaOH溶液反應(yīng)，鋁發(fā)生反應(yīng)：2Al＋2NaOH＋2H2O=2NaAlO2＋3H2↑；

(1)假設(shè)合金中鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)最少為3%，則10.8 g鋁鎂合金粉末樣品中含有鋁10.8g×97%＝10.476 g，其物質(zhì)的量是＝0.388 mol，根據(jù)反應(yīng)2Al＋2NaOH＋2H2O=2NaAlO2＋3H2↑知，需要n(NaOH)＝n(Al)＝0.388 mol，V(NaOH)＝＝0.097 L=97 mL，故V(NaOH溶液)97mL；

(2)過濾后，金屬鎂的表面會沾有其他離子，如果沒有洗滌，稱量后的固體的質(zhì)量將大于鎂的實際質(zhì)量，所測得鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)將偏高；

方案二：

(1)裝置的組裝順序：合金與水反應(yīng),用排水量氣法測定氫氣的體積,其中盛水的試劑瓶導(dǎo)管一定要短進(jìn)長出,利用增大壓強原理將水排出,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,故連接順序為：(A)接(E)(D)接(G)，(最后讀數(shù)時要調(diào)節(jié)廣口瓶和量筒中的液面高度，F接口的導(dǎo)管太短)；

(2)①裝置中導(dǎo)管a的作用是：保持分液漏斗內(nèi)氣體壓強與錐形瓶內(nèi)氣體壓強相等，打開分液漏斗活塞時稀硫酸能順利滴下，滴入錐形瓶的稀硫酸體積等于進(jìn)入分液漏斗的氣體體積，從而消除由于加入稀硫酸引起的氫氣體積誤差；

②滴定管的數(shù)值零刻度在上方,兩次的體積之差為測定的氫氣的體積,收集氫氣后滴定管內(nèi)液面讀數(shù)減小,所以測定氫氣的體積為(V1－V2)mL；

③氣體體積受溫度和壓強影響，因此若需確定產(chǎn)生氫氣的量，還需知道實驗時的溫度和壓強。