Question

4．化學(xué)學(xué)習(xí)小組對某鎂鋁合金進行了如下實驗研究，請你參與并完成對有關(guān)問題的解答．
【實驗藥品】：9.0g鎂鋁合金，100ml a mol/L稀硫酸，260ml 5mol/LNaOH．
【實驗步驟】：
①將9.0g鎂鋁合金與100mL a mol/L稀硫酸在圖所示裝置中充分反應(yīng)至反應(yīng)完畢，并收集生成的全部氣體．
②向b內(nèi)的混合液中逐滴加入260ml 5mol/L氫氧化鈉溶液并充分混合，當氫氧化鈉溶液加至200mL時生成的沉淀量最大．
【問題討論】：（1）儀器b的名稱是圓底燒瓶．
（2）根據(jù)實驗?zāi)康目芍��?.0g鎂鋁合金與100mL a mol/L稀硫酸反應(yīng)時，應(yīng)該過量的物質(zhì)是稀硫酸（填“鎂鋁合金”或“稀硫酸”），以保證另一種物質(zhì)能夠完全反應(yīng)無剩余．
（3）實驗步驟②中，當b內(nèi)混合液中因滴加氫氧化鈉溶液至生成的沉淀量最大時，此時所得溶液中的溶質(zhì)是Na₂SO₄（化學(xué)式）．
（4）實驗步驟①結(jié)束后，讀取量筒所呈現(xiàn)的數(shù)據(jù)時，需要注意的三個問題是：一是要冷卻到室溫，二是要調(diào)整量筒液面與廣口瓶液面相平，三是要調(diào)整量筒液面與廣口瓶液面相平
（5）若標準狀況下，由實驗步驟①得到的氣體為10.08L，則合金中鎂的質(zhì)量分數(shù)為40%．
（6）在“a mol/L稀硫酸”中的a的值為5．

Answer 1

分析 （1）依據(jù)裝置圖示分析b為原地燒瓶；
（2）反應(yīng)是測定合金的成分，必須使合金全部溶解；
（3）b內(nèi)混合液是鎂鋁和過量硫酸反應(yīng)后的溶液，為硫酸鎂、硫酸鋁，滴加氫氧化鈉溶液至生成的沉淀量最大時，生成氫氧化鎂測定和氫氧化鋁沉淀，所以溶液中溶質(zhì)為硫酸鈉；
（4）排水量氣法需要注意水要冷卻至室溫，調(diào)整量筒液面與廣口瓶液面相平，使視線與量筒內(nèi)的凹液面相平；
（5）依據(jù)化學(xué)方程式定量關(guān)系分析，反應(yīng)后測定氣體為生成的氫氣，結(jié)合合金質(zhì)量和氣體物質(zhì)的量列式計算；
（6）根據(jù)反應(yīng)過程中生成最大量沉淀時相當于硫酸和氫氧化鈉全部反應(yīng)，依據(jù)氫離子和氫氧根離子物質(zhì)的量相同列式計算．

解答 解：（1）實驗裝置中用于硫酸和合金反應(yīng)的容器是原地燒瓶，故答案為：圓底燒瓶；
（2）根據(jù)實驗?zāi)康目芍獪y定合金中鎂鋁的質(zhì)量分數(shù)，實驗式需要合金全部反應(yīng)，所以需要稀硫酸  過量，故答案為：稀硫酸；
（3）實驗步驟②中，當b內(nèi)混合液中因滴加氫氧化鈉溶液至生成的沉淀量最大時發(fā)生的反應(yīng)為：Mg+H₂SO₄=MgSO₄+H₂↑、2Al+3H₂SO₄=Al₂（SO₄）₃+3H₂↑、Mg²⁺+2OH^-=Mg（OH）₂↓、Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃↓；分析反應(yīng)得到產(chǎn)生最大量測定后的溶質(zhì)為Na₂SO₄，故答案為：Na₂SO₄；
（4）排水量氣法需要注意水要冷卻至室溫，調(diào)整量筒液面與廣口瓶液面相平，使視線與量筒內(nèi)的凹液面相平，故答案為：調(diào)整量筒液面與廣口瓶液面相平；
（5）若標準狀況下，由實驗步驟①得到的氣體體積為10.08L，生成氫氣物質(zhì)的量=$\frac{10.08L}{22.4L/mol}$=0.45mol，
依據(jù)反應(yīng)計算：設(shè)鎂物質(zhì)的量為X，鋁物質(zhì)的量為Y；
Mg+H₂SO₄=MgSO₄+H₂↑；
X              X    
2Al+3H₂SO₄=Al₂（SO₄）₃+3H₂↑； 
Y                   1.5Y
X+1.5Y=0.45
24X+27Y=9
解方程得到：X=0.15mol；Y=0.2mol；
則鎂的質(zhì)量分數(shù)=$\frac{0.15mol×24g/mol}{9.0g}$×100%=40%，
故答案為：40%；
（6）f反應(yīng)過程中生成最大量沉淀時，相當于硫酸和氫氧化鈉全部反應(yīng)，100mLa mol/L稀硫酸和200mL 5mol/L氫氧化鈉溶液恰好反應(yīng)，0.1×a=0.2×5，a=5，
故答案為：5．

點評 本題考查了物質(zhì)性質(zhì)的分析判斷，合金溶于酸后加入氫氧化鈉溶液生成沉淀量的變化分析和計算應(yīng)用，化學(xué)方程式的定量計算是解題關(guān)鍵，題目難度中等．