Question

11．含鎂3%～5%的鋁鎂合金，現(xiàn)已成為輪船、化工、機械制造等行業(yè)的重要原材料．現(xiàn)有一塊已知質(zhì)量的鋁鎂合金，欲測定其中鎂的質(zhì)量分數(shù)，幾位同學(xué)設(shè)計了不同的實驗方案．
實驗設(shè)計1：鋁鎂合金$\stackrel{NaOH溶液}{→}$ 測定生成氣體的體積（標準狀況）
實驗設(shè)計2：鋁鎂合金$\stackrel{鹽酸}{→}$ 測定生成氣體的體積（標準狀況）
實驗設(shè)計3：鎂鋁合金$\stackrel{鹽酸}{→}$ $\stackrel{過量NaOH溶液}{→}$ 過濾，測定沉淀的質(zhì)量
回答下列問題：
（1）寫出實驗設(shè)計2方案中有關(guān)單質(zhì)鋁的化學(xué)反應(yīng)方程式2Al+6HCl=2AlCl₃+3H₂↑；
（2）若按實驗設(shè)計3進行實驗，將m g鎂鋁合金，溶于過量鹽酸中，再加入過量的NaOH溶液，可得到白色沉淀；將此沉淀洗凈、干燥后，稱得質(zhì)量為w g．求合金中鎂的質(zhì)量分數(shù)$\frac{12w}{29m}$×100%；
（3）下列各實驗方案中，能測出合金中鎂的質(zhì)量分數(shù)的是D．
A..實驗設(shè)計1   B．實驗設(shè)計2   C．實驗設(shè)計3    D．都可以．

Answer 1

分析 實驗方案1：Mg和NaOH溶液不反應(yīng)，Al和NaOH溶液反應(yīng)方程式為2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑；
實驗方案2：Al、Mg都和HCl反應(yīng)，反應(yīng)方程式分別為2Al+6HCl=2AlCl₃+3H₂↑、Mg+2HCl=MgCl₂+H₂↑；
實驗方案3：Mg和NaOH溶液不反應(yīng)，Al和NaOH溶液反應(yīng)方程式為2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑；
（1）鋁與鹽酸溶液反應(yīng)生成氯化鋁和氫氣；
（2）依據(jù)元素守恒計算，合金溶于過量鹽酸反應(yīng)生成氯化鎂、氯化鋁，加入過量氫氧化鈉生成白色沉淀為氫氧化鎂，依據(jù)鎂元素守恒計算鎂的質(zhì)量分數(shù)；
（3）實驗設(shè)計1：只有鋁與氫氧化鈉溶液反應(yīng)，生成氫氣，體現(xiàn)還原性，根據(jù)合金的質(zhì)量和氫氣的體積可求出鎂的質(zhì)量分數(shù)；
實驗設(shè)計2：Mg、Al均與鹽酸反應(yīng)，生成H₂，體現(xiàn)還原性，根據(jù)合金的質(zhì)量和氫氣的體積可求出鎂的質(zhì)量分數(shù)；
實驗設(shè)計3：Mg、Al與鹽酸反應(yīng)后，再加入過量NaOH溶液，Mg²⁺生成Mg（OH）₂沉淀，Al³⁺生成NaAlO₂溶液，根據(jù)Mg（OH）₂沉淀的質(zhì)量，可求出鎂的質(zhì)量分數(shù)．

解答 解：實驗方案1：Mg和NaOH溶液不反應(yīng)，Al和NaOH溶液反應(yīng)方程式為2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑；
實驗方案2：Al、Mg都和HCl反應(yīng)，反應(yīng)方程式分別為2Al+6HCl=2AlCl₃+3H₂↑、Mg+2HCl=MgCl₂+H₂↑；
實驗方案3：Mg和NaOH溶液不反應(yīng)，Al和NaOH溶液反應(yīng)方程式為2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑；
（1）鋁和鹽酸反應(yīng)生成氯化鋁和氫氣，反應(yīng)方程式為2Al+6HCl=2AlCl₃+3H₂↑，故答案為：2Al+6HCl=2AlCl₃+3H₂↑；
（2）將m g鎂鋁合金，溶于過量鹽酸中，生成氯化鎂、氯化鋁，再加入過量的NaOH溶液，可得到白色沉淀為氫氧化鎂，將此沉淀洗凈、干燥后，稱得質(zhì)量為w g，鎂元素守恒計算得到n（Mg）=$\frac{wg}{58g/mol}$，合金中鎂的質(zhì)量分數(shù)=$\frac{\frac{wg}{58g/mol}×24g/mol}{mg}$×100%=$\frac{12w}{29m}$×100%，故答案為：$\frac{12w}{29m}$×100%；
（3）實驗設(shè)計1：只有鋁與氫氧化鈉溶液反應(yīng)，生成氫氣，體現(xiàn)還原性，根據(jù)合金的質(zhì)量和氫氣的體積可求出鎂的質(zhì)量分數(shù)；
實驗設(shè)計2：Mg、Al均與鹽酸反應(yīng)，生成H₂，體現(xiàn)還原性，根據(jù)合金的質(zhì)量和氫氣的體積可求出鎂的質(zhì)量分數(shù)；
實驗設(shè)計3：Mg、Al與鹽酸反應(yīng)后，再加入過量NaOH溶液，Mg²⁺生成Mg（OH）₂沉淀，Al³⁺生成NaAlO₂溶液，根據(jù)Mg（OH）₂沉淀的質(zhì)量，可求出鎂的質(zhì)量分數(shù)，
故答案為：D．

點評 本題考查化學(xué)實驗方案的評價，涉及鎂和鋁的化學(xué)性質(zhì)、化學(xué)實驗方案的設(shè)計、物質(zhì)含量測定、化學(xué)計算等，把握鎂和鋁的化學(xué)性質(zhì)是解題的關(guān)鍵，題目難度不大．