Question

11．為測(cè)定鎂鋁合金（不含其它元素）中鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，某研究性學(xué)習(xí)小組設(shè)計(jì)了下列實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行探究．請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

實(shí)驗(yàn)裝置：如圖2
實(shí)驗(yàn)步驟：
①按如圖2連接好裝置
②稱取兩份質(zhì)量均為a g 的鎂鋁合金樣品粉末，分別放入A裝置左右兩個(gè)管中，向B裝置中加入一定量的水，把裝置A、B的膠塞塞好，然后調(diào)節(jié)C的高度使B和C中的液面相平，記下此時(shí)的讀數(shù)為V₁ml
③用潔凈的注射器向裝置A左側(cè)管中加入足量的稀鹽酸，等不再有氣泡產(chǎn)生時(shí)，調(diào)節(jié)裝置C的高度，使B和C中的液面相平時(shí)記下此時(shí)的讀數(shù)為V₂ ml
④另取一潔凈的注射器向裝置A右側(cè)管中加入足量的稀NaOH溶液，等不再有氣泡產(chǎn)生時(shí)，調(diào)節(jié)裝置C的高度，使B和C中的液面相平時(shí)記下此時(shí)的讀數(shù)為V₃ ml
問(wèn)題和討論：
（1）上述實(shí)驗(yàn)步驟①和②之間必須加一步檢查氣密性的操作，具體方法為向C中加入一定量水，然后提高C使其中液面高于B，靜置一會(huì)兒，若液面不發(fā)生變化則氣密性良好
（2）為使該實(shí)驗(yàn)方案測(cè)定結(jié)果盡可能準(zhǔn)確，實(shí)驗(yàn)中應(yīng)注意的問(wèn)題是（只需寫(xiě)出一點(diǎn)）合金完全溶解（或加入足量鹽酸，或調(diào)整量氣管C的高度，使C中液面與B液面相平，待冷卻至室溫再讀體積等合理答案）
（3）若a=0.30、V₁=112、V₂=448、V₃=672，合金中鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%
（4）某同學(xué)認(rèn)為此實(shí)驗(yàn)可以省略步驟③也可以測(cè)出合金中鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，他的評(píng)價(jià)是否合理，說(shuō)出理由合理，合金中只有鋁與氫氧化鈉溶液反應(yīng)，可以根據(jù)反應(yīng)生成的氫氣的量計(jì)算出鋁的量，從而計(jì)算出鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

Answer 1

分析 （1）實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖峭ㄟ^(guò)測(cè)量氣體體積計(jì)算合金中鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，所以必須確保裝置氣密性良好；可以向C中進(jìn)入少量水，根據(jù)液面變化判斷裝置氣密性；
（2）合金是否完全溶解（或加入足量鹽酸，或調(diào)整量氣管C的高度，使C中液面與B液面相平，待冷卻至室溫再讀體積）等會(huì)影響測(cè)定結(jié)果；
（3）鎂、鋁都與稀硫酸反應(yīng)，二者生成氫氣總體積為V₂-V₁，據(jù)此計(jì)算出氫氣的物質(zhì)的量，然后分別根據(jù)合金質(zhì)量、生成氫氣的量列式計(jì)算出二者的物質(zhì)的量，再計(jì)算出鎂的質(zhì)量及質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
（4）鎂不與氫氧化鈉溶液反應(yīng)，可以根據(jù)生成的氫氣計(jì)算出鋁的物質(zhì)的量，再計(jì)算出鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，從而可以得出合金中鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，所以可以省略③．

解答 解：（1）分析流程和步驟可知，該實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖峭ㄟ^(guò)測(cè)定氣體體積的方法測(cè)定合金質(zhì)量分?jǐn)?shù)，故裝置需要?dú)饷苄酝旰�，�?yīng)對(duì)裝置進(jìn)行氣密性檢查，檢查方法為：向C中加入一定量水，然后提高C使其中液面高于B，靜置一會(huì)兒，若液面不發(fā)生變化則氣密性良好；
故答案為：檢查氣密性；向C中加入一定量水，然后提高C使其中液面高于B，靜置一會(huì)兒，若液面不發(fā)生變化則氣密性良好；
（2）為使該實(shí)驗(yàn)方案測(cè)定結(jié)果盡可能準(zhǔn)確，則必須保證合金完全溶解（或加入足量鹽酸），還要調(diào)整量氣管C的高度，使C中液面與B液面相平，待冷卻至室溫再讀體積等，
故答案為：合金完全溶解（或加入足量鹽酸，或調(diào)整量氣管C的高度，使C中液面與B液面相平，待冷卻至室溫再讀體積等合理答案）；
（3）每份合金的質(zhì)量a=0.30g，根據(jù)題中信息可知，進(jìn)入足量稀硫酸后鎂、鋁都與稀硫酸反應(yīng)，生成氫氣總體積為：448mL-112mL=336mL，生成氣體的物質(zhì)的量為：$\frac{0.336L}{22.4L/mol}$=0.015mol，設(shè)鎂的物質(zhì)的量為x、鋁的物質(zhì)的量為y，則24x+27y=0.3、x+1.5y=0.015mol，解得：y=$\frac{0.02}{3}$mol、x=0.005mol，則合金中鎂的質(zhì)量為：24g/mol×0.005mol=0.12g，則合金中鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：$\frac{0.12g}{0.3g}$×100%=40%，
故答案為：40%；
（4）步驟④中的氫氣為鋁與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成的，可以根據(jù)氫氣的體積計(jì)算出氫氣的物質(zhì)的量，然后計(jì)算出鋁的物質(zhì)的量、質(zhì)量，從而得出合金中鎂的質(zhì)量及質(zhì)量分?jǐn)?shù)，所以可省略③，
故答案為：合理，合金中只有鋁與氫氧化鈉溶液反應(yīng)，可以根據(jù)④中生成的氫氣的量計(jì)算出鋁的量，從而計(jì)算出鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了探究物質(zhì)組成及含量的方法，題目難度中等，明確探究原理為解答關(guān)鍵，注意掌握常見(jiàn)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本操作方法，試題側(cè)重考查學(xué)生的分析、理解能力及化學(xué)實(shí)驗(yàn)、化學(xué)計(jì)算能力．