Question

3．某研究性學(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．填寫下列空白．
【方案一】將鋁鎂合金與足量NaOH溶液反應(yīng)，測定剩余固體質(zhì)量．
實(shí)驗(yàn)中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑．
（1）稱取5.4g鋁鎂合金粉末樣品，溶于V mL 2.0mol/L NaOH溶液中．為使其反應(yīng)完全，則NaOH溶液的體積V≥97ml．
（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)將偏高（填“偏高”、“偏低”或“無影響”）．
【方案二】將一定質(zhì)量的鋁鎂合金與足量稀硫酸反應(yīng)，測定生成氣體在通常狀況（約20℃，1.01×10⁵Pa）的體積．?dāng)M選用下列實(shí)驗(yàn)裝置完成實(shí)驗(yàn)：

①你認(rèn)為最簡易的裝置其連接順序是：A接E接D接G（填接口字母，可不填滿．）
②實(shí)驗(yàn)開始時(shí)，先打開分液漏斗上口的玻璃塞，再輕輕打開其活塞，一會(huì)兒后稀硫酸不能順利滴入錐形瓶．請(qǐng)你幫助分析原因鎂鋁與稀硫酸反應(yīng)放熱且生成氣體，使錐形瓶中氣體壓強(qiáng)變大．
③實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，在讀取測量實(shí)驗(yàn)中生成氫氣的體積時(shí)，你認(rèn)為合理的是ACD．
A．待實(shí)驗(yàn)裝置冷卻后再讀數(shù)
B．上下移動(dòng)量筒F，使其中液面與廣口瓶中液面相平
C．上下移動(dòng)量筒G，使其中液面與廣口瓶中液面相平
D．視線與凹液面的最低點(diǎn)保持水平讀取量筒中水的體積．

Answer 1

分析 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(shí)，金屬鋁的質(zhì)量最大，需要的氫氧化鈉溶液最多，實(shí)際需要?dú)溲趸�鈉溶液的體積應(yīng)大于或等于最大值，據(jù)此計(jì)算；
（2）鎂上會(huì)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）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(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；
②鎂、鋁與稀硫酸反應(yīng)放熱且生成氣體，使錐形瓶中氣體壓強(qiáng)變大；
③反應(yīng)放熱導(dǎo)致氫氣的溫度偏高，故應(yīng)冷卻后再進(jìn)行讀取氫氣的體積，讀取實(shí)驗(yàn)中生成氫氣的體積時(shí)上下移動(dòng)量筒，使其中液面與廣口瓶中液面相平，視線與凹液面的最低點(diǎn)水平讀取氫氣的體積；

解答 解：方案一：鋁與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成偏鋁酸鈉與氫氣，反應(yīng)方程式為2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑；
故答案為：2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑；
（1）含鎂為3%時(shí)，金屬鋁的含量最高，5.4g合金中鋁的質(zhì)量為，5.4g×（1-3%）=5.4×97%g，則：
2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑
54g       2mol
5.4g×97%g V×10^-3L×2.0mol/L
所以54g：（5.4g×97%g）=2mol：（V×10^-3L×2.0mol/L），解得：V=97，故V（NaOH溶液）≥97mL；
故答案為：97ml；
（2）鎂上會(huì)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，鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏高；
故答案為：偏高；
方案二：（1）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(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，故連接順序?yàn)椋海ˋ）接（E）（D）接（G）；
故答案為：E、D、G；
②鎂、鋁與稀硫酸反應(yīng)放熱且生成氣體，使錐形瓶中氣體壓強(qiáng)變大，導(dǎo)致硫酸不能順利滴入錐形瓶；
故答案為：鎂鋁與稀硫酸反應(yīng)放熱且生成氣體，使錐形瓶中氣體壓強(qiáng)變大；
③反應(yīng)放熱導(dǎo)致氫氣的溫度偏高，故應(yīng)冷卻后再進(jìn)行讀取氫氣的體積，讀取實(shí)驗(yàn)中生成氫氣的體積時(shí)上下移動(dòng)量筒，使其中液面與廣口瓶中液面相平，視線與凹液面的最低點(diǎn)水平讀取氫氣的體積；
故選ACD．

點(diǎn)評(píng) 本題主要考查物質(zhì)含量的測定、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．