Question

3．2011年初，我國“殲20”的試飛引起了世界各國的關注，為減輕飛機的重量，飛機常采用密度較小的鎂鋁合金作為飛機主體．工廠檢測員常通過檢測合金中各元素的含量確定合金是否合格．某研究性學習小組的同學，為測定某含鎂3%～5%的鋁鎂合金（不含其它元素）中鎂的質(zhì)量分數(shù)，設計了下列兩種不同實驗方案進行探究．填寫下列空白．
實驗方案I：鋁鎂合金$\stackrel{NaOH溶液}{→}$ 測定剩余固體質(zhì)量
實驗中發(fā)生反應的化學方程式是2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑．
實驗步驟：
（1）稱取5.4g鋁鎂合金粉末樣品，投入VmL 2.0mol/L NaOH溶液中，充分反應．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)量分數(shù)將偏高（填“偏高”或“偏低”）．
實驗方案Ⅱ：鋁鎂合金$\stackrel{鹽酸}{→}$測定生成氣體的體積實驗裝置如圖，問題討論：
（3）某同學提出該實驗裝置不夠完善，應在A、B之間添加一個干燥、除酸霧的裝置．你的意見是：不需要（填“需要”或“不需要”）．
（4）為使測定結果盡可能精確，實驗中應注意的問題是（寫出兩點）：①調(diào)整量氣管C的高度，使C中液面與B液面相平；②待冷卻至室溫再讀體積．

Answer 1

分析 鎂鋁合金和氫氧化鈉溶液反應，鋁溶解生成偏鋁酸鈉和氫氣；
實驗方案I：鋁與氫氧化鈉溶液反應生成偏鋁酸鈉與氫氣；
（1）鎂的質(zhì)量分數(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)，未洗滌導致測定的鎂的質(zhì)量偏大；
實驗方案Ⅱ：
（3）氯化氫極易溶于水，揮發(fā)的氯化氫不影響氫氣體積的測定結果，所以不需要加除霧裝置；
（4）調(diào)整量氣管C的高度，使C中液面與B液面相平，待冷卻至室溫再讀體積等會影響測定結果．

解答 解：實驗方案I：鋁與氫氧化鈉溶液反應生成偏鋁酸鈉與氫氣，反應方程式為2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑，反應的離子方程式為：2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑，
故答案為：2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑；
（1）含鎂為零時，金屬鋁的含量最高，5.4g合金中鋁的質(zhì)量為，5，4g×97%=5.238g，則：
2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑
54g 2mol
5.238g V×10^-3L×2.0mol/L
所以54g：5.238g=2mol：（V×10^-3L×2.0mol/L），
解得：V=97mL，故V（NaOH溶液）≥97mL；
故答案為：97mL；
（2）鎂上會附著偏鋁酸鈉等物質(zhì)，未洗滌導致測定的鎂的質(zhì)量偏大，鎂的質(zhì)量分數(shù)偏高，則鋁的質(zhì)量分數(shù)偏低，故答案為：偏高；
實驗方案Ⅱ：
（3）由于氯化氫極易溶于水，揮發(fā)的氯化氫不影響氫氣體積的測定結果，所以不需要加除霧裝置，故答案為：不需要；
（4）調(diào)整量氣管C的高度，使C中液面與B液面相平，待冷卻至室溫再讀體積等會影響測定結果；
故答案為：調(diào)整量氣管C的高度，使C中液面與B液面相平；待冷卻至室溫再讀體積．

點評 本題考查物質(zhì)含量的測定、對實驗原理與裝置的理解、實驗方案設計等，難度中等，理解實驗原理是解題的關鍵，是對知識的綜合考查，需要學生具有知識的基礎與綜合運用知識分析問題、解決問題的能力．