Question

鋁鎂合金已成為輪船制造、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(cè)定某不同品牌鋁鎂合金（不含其它元素）中鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，設(shè)計(jì)下列兩種不同實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行探究。填寫(xiě)下列空白。

[探究一] 實(shí)驗(yàn)方案：鋁鎂合金測(cè)定生成氣體的體積

實(shí)驗(yàn)裝置如下圖，問(wèn)題討論： 

（1）反應(yīng)完畢,每間隔1分鐘讀取氣體體積，氣體體積逐漸減小，直至不變。氣體體積減小的原因是

                                                   （儀器和實(shí)驗(yàn)操作的影響因素除外）。

（2）為使測(cè)定結(jié)果盡可能精確，實(shí)驗(yàn)中應(yīng)注意的問(wèn)題除了檢查裝置的氣密性、加入足量鹽酸使合金完全溶解和按（1）操作外，請(qǐng)?jiān)賹?xiě)出兩點(diǎn)：

①                                                                         

②                                                                         

（3）如果用分析天平準(zhǔn)確稱(chēng)取0.51g鎂鋁合進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，測(cè)得生成氣體體積為560 mL（已折算成標(biāo)況下體積），請(qǐng)計(jì)算合金中鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。（請(qǐng)寫(xiě)出計(jì)算過(guò)程）___________ ____________________________________________________________________________。

[探究二] 實(shí)驗(yàn)方案：稱(chēng)量Bg另一品牌鋁鎂合金粉末．放在如下圖所示裝置的惰性電熱板上，通電使其充分灼燒。

問(wèn)題討論：

（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                                     。

（2）用本方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，裝置中至少要充入O₂的物質(zhì)的量           mol（用含B的最簡(jiǎn)式表示）。

[實(shí)驗(yàn)拓展] 研究小組對(duì)某無(wú)色透明的溶液進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)該溶液跟鋁反應(yīng)時(shí)放出H₂，試判斷下列離子：Mg²⁺、Cu²⁺、Ba²⁺、H⁺、Ag⁺、SO₄^2－、HCO₃^－、OH^－、NO₃^－，在下列兩種情況下,可能存在于此溶液中的是：

①當(dāng)與鋁反應(yīng)后生成Al³⁺時(shí)，原溶液可能大量存在的離子            。

②當(dāng)與鋁反應(yīng)后生成[Al(OH)₄]^－時(shí)，原溶液可能大量存在的離子是                   。

 

Answer 1

【答案】

(12分） [探究一]（1）反應(yīng)放熱，氣體溫度較高，溫度降低時(shí)，氣體體積減小。1分      

（2）①調(diào)整量氣管C的高度，使C中液面與B液面相平；②讀數(shù)時(shí)保證視線與凹液面的最低點(diǎn)相平；(各1分)（3）47．1%   (4分)

[探究二]（1）灼燒后固體的質(zhì)量   (1分)   （2）B/36   (2分)

[實(shí)驗(yàn)拓展]①M(fèi)g²⁺、SO₄^2－、H⁺ ②Ba²⁺、OH^-、NO₃^－(各1分)

【解析】

試題分析：[探究一]（1）活潑金屬與酸的反應(yīng)是放熱反應(yīng)，故氣體體積減小的原因是反應(yīng)放熱，氣體溫度較高，溫度降低時(shí)，氣體體積減小。

（2）①要使容器中的壓強(qiáng)相等才能計(jì)量準(zhǔn)確，即調(diào)整量氣管C的高度，使C中液面與B液面相平；②排除認(rèn)為的原因，即讀數(shù)時(shí)保證視線與凹液面的最低點(diǎn)相平。

（3）560 mL即0.025mol，Mg~~~H₂↑、Al~~~3/2 H₂↑，

24n(Mg)+27n(Al)=0.51、n(Mg) +3/2 n(Al)=0.025。解得n(Al)=0.01mol，n(Mg)=0.01mol。

m(Mg)= 24n(Mg)=0.024(g)。合金中鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.024g/0.51g*100%=47.1%。

[探究二]（1）欲計(jì)算鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，該實(shí)驗(yàn)中還需測(cè)定的一種數(shù)據(jù)是：完全反應(yīng)后生成的固體的質(zhì)量。

（2）如果合金全是鋁，消耗氧氣是最少的，關(guān)系式為Al~~~3/4O₂,經(jīng)計(jì)算得裝置中至少要充入O₂的物質(zhì)的量為B/36mol。

[實(shí)驗(yàn)拓展] (1) 生成Al³⁺，證明體系中存在H⁺

能與H+共同存在的是Ba²⁺，Cu²⁺，Mg²⁺，H⁺，SO₄^2-，NO₃^-，Cl^-

溶液無(wú)色，排除Cu²⁺

若存在NO₃^-，則不與Al反應(yīng)產(chǎn)生H⁺，產(chǎn)生NO或者NO₂，故而NO₃^-不存在

余下的Ba²⁺和SO₄^2-不能同時(shí)存在

故而體系中存在Ba²⁺，Mg²⁺，H⁺，Cl^-或者M(jìn)g²⁺，H⁺，Cl^-，SO₄^2-，無(wú)論哪種情況Ag⁺均不能存在，Ag₂SO₄和AgCl均溶解度不好

(2) 生成AlO₂^-，證明體系含OH-

2Al + 2OH^- + 2H₂O ="===" 2AlO₂^- + 3H₂↑

含有OH^-，則不能含有Mg²⁺（否則Mg(OH)2沉淀），不能有H⁺，不能有Ag⁺，不能有Cu²⁺，不能有HCO₃^-

剩余為Ba²⁺，SO₄^2-，SO₃^2-，NO₃^-，OH^-和Cl^-

溶液中必有陽(yáng)離子，Ba²⁺

所以沒(méi)有SO₃^2-和SO₄^2-

只剩下：Ba²⁺，NO₃^-，OH^-和Cl^-

考點(diǎn)：探究物質(zhì)的組成或測(cè)量物質(zhì)的含量 鎂的化學(xué)性質(zhì) 鋁的化學(xué)性質(zhì)

點(diǎn)評(píng)：主要考查物質(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(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。