Question

某鋁合金中含有鎂、銅、硅，為了測(cè)定研究它的抗腐蝕性能和測(cè)定合金中鋁的含量，某研究性學(xué)習(xí)小組設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)：
（一）探究鋁合金的抗腐蝕性能
①向一只小燒杯里加入20mL0.5mol/LCuSO₄溶液，把一小塊鋁合金浸入溶液中，1～2分鐘后將鋁片取出，觀察鋁片表面的現(xiàn)象
②取1只試管，加入10mL2mol/LNaOH溶液，將一塊鋁片放入NaOH溶液里，片刻取出后，用蒸餾水沖洗后浸入CuSO₄溶液里．1～2分鐘后將鋁片取出，觀察鋁片表面的現(xiàn)象
實(shí)驗(yàn)①鋁片沒(méi)有變化，實(shí)驗(yàn)②鋁片表面的現(xiàn)象是______
發(fā)生此現(xiàn)象的原因是______
（二）測(cè)定鋁合金中的鋁的百分含量
①取該樣品a克，將樣品溶于足量的稀鹽酸中，過(guò)濾；
②在濾液中加入過(guò)量的氫氧化鈉溶液，過(guò)濾；
③往第②步的濾液中通入足量的CO₂，過(guò)濾，將沉淀用蒸餾水洗滌后，烘干并灼燒至質(zhì)量不再減少為止，冷卻后稱(chēng)量，質(zhì)量為b克．
回答下列問(wèn)題：
（1）在第①步操作中溶解所使用的玻璃儀器為玻璃棒、______，濾液中主要含有Mg²⁺、Na⁺、______和Cl^-離子；
（2）在第②步操作中氫氧化鈉溶液需要過(guò)量的原因是______，寫(xiě)出該步驟中生成沉淀的離子方程式______
（3）第③步灼燒過(guò)程中可在下列哪種儀器中進(jìn)行______
A．燒杯      B．試管      C．坩堝       D．蒸發(fā)皿
（4）第③步灼燒后得到的固體是______
（5）合金中鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是______．

Answer 1

（一）根據(jù)鋁表面有一層致密的氧化物，該氧化物與CuSO₄ 溶液不反應(yīng)，氫氧化鈉溶液能除去表面的氧化膜：
Al₂O₃+2NaOH=NaAlO₂+2H₂O，內(nèi)層的鋁與硫酸銅發(fā)生置換反應(yīng)生成金屬銅：2Al+3CuSO₄=Al₂（SO₄）₃+3Cu，銅的顏色為紅色；故答案為：鋁片表面有亮紅色的固體附著；因?yàn)殇X片有一層致密的氧化物保護(hù)膜，可以阻止內(nèi)部的金屬鋁與CuSO₄反應(yīng)，當(dāng)鋁片事先放入氫氧化鈉溶液后，這層氧化膜被破壞，金屬鋁與硫酸銅發(fā)生置換反應(yīng)生成了金屬銅．　　�。ǘ�）（1）因溶解需要的儀器有：燒杯、玻璃棒；將樣品溶于足量的稀鹽酸中，銅、硅與鹽酸不反應(yīng)，鎂和鋁與鹽酸反應(yīng)：Mg+2HCl═MgCl₂+H₂↑，2Al+6HCl═2AlCl₃+3H₂↑，過(guò)濾除去銅、硅，由于鹽酸足量，所以，濾液中的成分為：
MgCl₂、AlCl₃、HCl，濾液中主要含有Mg²⁺、Na⁺、Al³⁺ 和Cl^-離子；故答案為：燒杯；Al³⁺；            
（2）因過(guò)量的氫氧化鈉溶液發(fā)生的反應(yīng)有：HCl+NaOH=NaCl+H₂O，2NaOH+MgCl₂=Mg（OH）₂↓+2NaCl，
AlCl₃+4NaOH=NaAlO₂+3NaCl+2H₂O，實(shí)現(xiàn)了和 Mg（OH）₂沉淀的分離，
故答案為：使Al³⁺全部變成AlO₂^-離子； Mg²⁺+2OH^-=Mg（OH）₂↓；
（3）因灼燒過(guò)程中需要的儀器有：坩堝、坩堝 鉗、酒精燈、泥三角、三腳架等，故答案為：C．
（4）因?yàn)V液中含有NaAlO₂，通入足量的CO₂發(fā)生反應(yīng)：NaAlO₂+CO₂+H₂O=NaHCO₃+Al（OH）₃↓，沉淀為Al（OH）₃，灼燒時(shí)發(fā)生反應(yīng)：2Al（OH）₃

△   .

Al₂O₃+3H₂O；故答案為：Al₂O₃；　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　�。�5）因鋁在反應(yīng)前后守恒，最后得到的固體Al₂O₃中鋁的質(zhì)量就是鋁合金中的鋁的質(zhì)量，則鋁的質(zhì)量為
bg×

27×2

27×2+16×3

=

54b

102

g，所以樣品中鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：

54b 102 g

ag

×100%=

54b

102a

×100%，
故答案為：

54b

102a

×100%．