Question

某鋁合金中含有鎂、銅、硅，為了測定研究它的抗腐蝕性能和測定合金中鋁的含量，某研究性學習小組設(shè)計了如下實驗：
（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
實驗①鋁片沒有變化，實驗②鋁片表面的現(xiàn)象是

鋁片表面有亮紅色的固體附著

發(fā)生此現(xiàn)象的原因是

因為鋁片有一層致密的氧化物保護膜，可以阻止內(nèi)部的金屬鋁與CuSO₄反應(yīng)，當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．

（二）測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，過濾；
②在濾液中加入過量的氫氧化鈉溶液，過濾；
③往第②步的濾液中通入足量的CO₂，過濾，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，冷卻后稱量，質(zhì)量為b克．
回答下列問題：
（1）在第①步操作中溶解所使用的玻璃儀器為玻璃棒、

燒杯

，濾液中主要含有Mg²⁺、Na⁺、

Al³⁺

和Cl^-離子；
（2）在第②步操作中氫氧化鈉溶液需要過量的原因是

使Al³⁺全部變成AlO₂^-離子

，寫出該步驟中生成沉淀的離子方程式

Mg²⁺+2OH^-=Mg（OH）₂↓

（3）第③步灼燒過程中可在下列哪種儀器中進行

C

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

Al₂O₃

（5）合金中鋁的質(zhì)量分數(shù)是

54b

102a

×100%

．

Answer 1

分析：（一）因鋁表面有一層致密的氧化物，該氧化物與CuSO₄溶液不反應(yīng)，若用氫氧化鈉除去表面的氧化膜，內(nèi)層的鋁與硫酸銅發(fā)生置換反應(yīng)生成金屬銅；
（二）（1）根據(jù)溶解所需要的玻璃儀器；根據(jù)濾液的成分；  
（2）根據(jù)過量的堿與Al³⁺反應(yīng)生成AlO₂^-；根據(jù)Mg²⁺與OH^-反應(yīng)； 
（3）根據(jù)灼燒所需要的儀器； 
（4）根據(jù)偏鋁酸鈉與足量的CO₂反應(yīng)生成氫氧化鋁沉淀，氫氧化鋁不穩(wěn)定加熱易分解；
（5）根據(jù)鋁守恒，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，最后求出鋁的質(zhì)量分數(shù)．

解答：解：（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；因為鋁片有一層致密的氧化物保護膜，可以阻止內(nèi)部的金屬鋁與CuSO₄反應(yīng)，當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．　　　（二）（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）因濾液中含有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)量分數(shù)為：

54b 102 g

ag

×100%=

54b

102a

×100%，
故答案為：

54b

102a

×100%．

點評：對于NaAlO₂與CO₂的化學反應(yīng)方程式，有過量和少量之分，書寫時注意區(qū)分．