Question

（2013?河西區(qū)一模）鋁鎂合金是輪船制造、化工生產(chǎn)等行業(yè)的重要材料．為測定某鋁鎂合金（不含其它元素）中鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，某實驗小組設(shè)計了下列實驗方案，每個方案均稱取5.4g粉末狀樣品進行探究．請按要求回答下列問題：
[實驗l]鋁鎂合金

足量試劑X

測定剩余固體質(zhì)量．
已知：試劑X焰色反應(yīng)為黃色．
（1）將稱量好的樣品放入V₁mL 2.0mol/L試劑X中，充分反應(yīng)．此反應(yīng)的離子方程式為

2Al+2OH^-+2H₂O═2AlO₂^-+3H₂↑

；V₁的取值范圍是

≥100mL

mL．
（2）經(jīng)過濾、干燥、稱量固體，測得鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)

偏高

（填“偏高”或“無影響”或“偏低”），其原因是

過濾后沒有洗滌

．
[實驗2]鋁鎂合金

足量O2充分灼燒

密封(容器帶自由移動的活塞)

測定數(shù)據(jù)
（l）欲計算鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，該實驗還需測定的數(shù)據(jù)是

灼燒后固體的質(zhì)量

．
（2）若用空氣代替O₂進行實驗，則測定鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)將

偏高

填“偏高”或“無影響”或“偏低”）．[已知：3Mg+N₂

點燃  .

Mg₃N₂]
[實驗3]鋁鎂合金

足量試劑Y

測定生成無色氣體的體積
實驗裝置如下圖：

（1）該實驗在盛裝藥品之前應(yīng)首先進行的實驗步驟是

檢查裝置的氣密性

．
（2）同學(xué)甲選定試劑Y進行實驗，當(dāng)發(fā)現(xiàn)裝置A中樣品迅速溶解完全后，立即調(diào)整量氣管C中液面與B中液面相平，測得產(chǎn)生氣體體積為V₂L[已折算為標(biāo)準(zhǔn)狀況下，A中液體體積忽略不計，下述（3）中同]．試劑Y的名稱是

稀鹽酸或稀硫酸

．所測鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏低的理由是

放熱反應(yīng)，溫度升高，測定的氫氣的體積偏大，又Al的含量越大，生成氫氣越多，則氫氣的體積大時計算出Mg的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏低

．
（3）同學(xué)乙將試劑Y換為實驗1中的試劑X，假設(shè)操作均正確，充分反應(yīng)后測得產(chǎn)生氣體體積為V₃L，則鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

1-V3

6.72

×100%

（含V₃的表達(dá)式）．

Answer 1

分析：[實驗l]（1）試劑X焰色反應(yīng)為黃色，應(yīng)為NaOH，發(fā)生2Al+2NaOH+2H₂O═2NaAlO₂+3H₂↑，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；
[實驗2]（1）Mg、Al均與氧氣反應(yīng)；
（2）若用空氣代替O₂進行實驗，發(fā)生3Mg+N₂

點燃  .

Mg₃N₂，2Mg+CO₂

點燃  .

2MgO+C，測定生成固體的質(zhì)量變大；
[實驗3]（1）測定氣體的體積，應(yīng)先檢查裝置的氣密性；
（2）發(fā)生金屬與稀酸的反應(yīng)生成氫氣，Al的含量越大，生成氫氣越多；
（3）試劑Y換為實驗1中的試劑X，利用2Al+2NaOH+H₂O═2NaAlO₂+3H₂↑計算出Al的含量，再計算Mg的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

解答：解：[實驗l]（1）試劑X焰色反應(yīng)為黃色，應(yīng)為NaOH，發(fā)生2Al+2NaOH+2H₂O═2NaAlO₂+3H₂↑，其離子反應(yīng)為2Al+2OH^-+2H₂O═2AlO₂^-+3H₂↑，假設(shè)5.4g均為Al，n（Al）=

5.4g

27g/mol

=0.2mol，需要的氫氧化鈉為0.2mol，其體積為

0.2mol

2.0mol/L

=0.1L=100mL，實際需要氫氧化鈉溶液的體積V₁≥100mL，
故答案為：2Al+2OH^-+2H₂O═2AlO₂^-+3H₂↑；≥100mL；
（2）若沒有洗滌，則鎂上會附著偏鋁酸鈉等物質(zhì)，即未洗滌導(dǎo)致測定的鎂的質(zhì)量偏高，故答案為：偏高；過濾后沒有洗滌；
[實驗2]（1）Mg、Al均與氧氣反應(yīng)，生成金屬氧化物，則還需測定生成物的質(zhì)量，故答案為：灼燒后固體的質(zhì)量；
（2）若用空氣代替O₂進行實驗，發(fā)生3Mg+N₂

點燃  .

Mg₃N₂，2Mg+CO₂

點燃  .

2MgO+C，測定生成固體的質(zhì)量變大，則鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏高，故答案為：偏高；
[實驗3]（1）測定氣體的體積，應(yīng)先檢查裝置的氣密性，所以該實驗在盛裝藥品之前應(yīng)首先進行的實驗步驟為檢查裝置的氣密性，故答案為：檢查裝置的氣密性；
（2）因金屬與稀鹽酸或稀硫酸的反應(yīng)生成氫氣，反應(yīng)為放熱反應(yīng)，溫度升高，測定的氫氣的體積偏大，又Al的含量越大，生成氫氣越多，則氫氣的體積大時計算出Mg的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏低，
故答案為：稀鹽酸或稀硫酸；放熱反應(yīng)，溫度升高，測定的氫氣的體積偏大，又Al的含量越大，生成氫氣越多，則氫氣的體積大時計算出Mg的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏低；
（3）試劑Y換為實驗1中的試劑X，由2Al+2NaOH+H₂O═2NaAlO₂+3H₂↑可知，n（H₂）=

V3

22.4

mol，則n（Al）=

V3

33.6

mol，Al的含量為

27V3

33.6

g，所以Mg的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

5.4g- 27V3 33.6 g

5.4g

×100%=

1-V3

6.72

×100%，故答案為：

1-V3

6.72

×100%．

點評：本題考查學(xué)生金屬鎂和金屬鋁的化學(xué)性質(zhì)以及化學(xué)實驗方案的設(shè)計知識，注意實驗原理及實驗中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)，題目綜合性較強，題目難度中等，注重學(xué)生開放性思維的訓(xùn)練．