Question

20．鋁鎂合金現(xiàn)已成為機(jī)械制造、化工生產(chǎn)等行業(yè)的重要原料．現(xiàn)有一塊鋁鎂合金，欲測(cè)定其中鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，三位同學(xué)分別稱取3.9g樣品，并設(shè)計(jì)了不同的實(shí)驗(yàn)方案：
甲：鋁鎂合金$\stackrel{鹽酸}{→}$測(cè)得生成氣體的體積VmL（已折算成標(biāo)準(zhǔn)狀況）
乙：鋁鎂合金$\stackrel{試劑}{→}$測(cè)得剩余固體的質(zhì)量ag
丙：鋁鎂合金$\stackrel{鹽酸}{→}$溶液$→_{溶液}^{過量NaOH}$測(cè)得沉淀的質(zhì)量2.9g
（1）寫出實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)甲有關(guān)反應(yīng)的離子方程式：2Al+6H⁺═2Al³⁺+3H₂↑、Mg+2H⁺═Mg²⁺+H₂↑該方案能否測(cè)定出鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)？能（填“能”或“不能”）
（2）實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)乙所加入的試劑是NaOH溶液，測(cè)得的鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{100a}{3.9}$%（用含a代數(shù)式表示）
（3）實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)丙，加過量的NaOH溶液充分反應(yīng)后，經(jīng)過濾（填一種分離方法）、洗滌、烘干沉淀等操作，測(cè)得沉淀的質(zhì)量為2.9g，則鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為（保留小數(shù)點(diǎn)后一位小數(shù)）30.8%；如果未洗滌沉淀，測(cè)得鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)將偏大（填“偏大”、“偏小”或“無影響”）．

Answer 1

分析 （1）鋁與鹽酸反應(yīng)生成氯化鋁與氫氣，鎂與鹽酸反應(yīng)生成氯化鎂與氫氣；
令合金中Mg、Al的物質(zhì)的量分別為xmol、ymol，用x、y表示出各自生成的氫氣，利用二者質(zhì)量之和為3.9g，列方程可以計(jì)算出x、y的值，可以測(cè)量測(cè)定出鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．
（2）鋁與氫氧化鈉反應(yīng)溶解，鎂不能與氫氧化鈉反應(yīng)，故可以加入氫氧化鈉溶液，剩余的固體為Mg，Mg的質(zhì)量除以總質(zhì)量可得合金中Mg的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．
（3）由轉(zhuǎn)化關(guān)系可知，最后的沉淀是氫氧化鎂，分離固體與溶液常用的分離方法是過濾；
根據(jù)氫氧化鎂的質(zhì)量計(jì)算合金中Mg的質(zhì)量，再利用質(zhì)量分?jǐn)?shù)的定義計(jì)算合金中Mg的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
未洗滌沉淀，氫氧化鎂沉淀附著其它物質(zhì)，使測(cè)定的氫氧化鎂的質(zhì)量增大，導(dǎo)致測(cè)定合金中Mg的質(zhì)量增大．

解答 解：（1）鋁與鹽酸反應(yīng)生成氯化鋁與氫氣，反應(yīng)離子方程式為2Al+6H⁺═2Al³⁺+3H₂↑，鎂與鹽酸反應(yīng)生成氯化鎂與氫氣，反應(yīng)離子方程式為Mg+2H⁺═Mg²⁺+H₂↑；
令合金中Mg、Al的物質(zhì)的量分別為xmol、ymol，用x、y表示出各自生成的氫氣，利用二者質(zhì)量之和為3.9g，列方程可以計(jì)算出x、y的值，可以測(cè)量測(cè)定出鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，
故答案為：2Al+6H⁺═2Al³⁺+3H₂↑、Mg+2H⁺═Mg²⁺+H₂↑；能；
（2）鋁與氫氧化鈉反應(yīng)溶解，鎂不能與氫氧化鈉反應(yīng)，故可以加入氫氧化鈉溶液，剩余的固體為Mg，故得合金中Mg的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{ag}{3.9g}$×100%=$\frac{100a}{3.9}$%，
故答案為：NaOH溶液；$\frac{100a}{3.9}$%；
（3）由轉(zhuǎn)化關(guān)系可知，最后的沉淀是氫氧化鎂，分離固體與溶液常用的分離方法是過濾；
氫氧化鎂的質(zhì)量是2.9g，根據(jù)鎂元素守恒可知合金中Mg的質(zhì)量為2.9g×$\frac{24}{58}$=1.2g，所以合金中Mg的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{1.2g}{3.9g}$×100%=30.8%；
未洗滌沉淀，氫氧化鎂沉淀附著其它物質(zhì)，使測(cè)定的氫氧化鎂的質(zhì)量增大，導(dǎo)致測(cè)定合金中Mg的質(zhì)量增大，測(cè)定的合金中鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏大，
故答案為：過濾；30.8%；偏大．

點(diǎn)評(píng) 本題考查鎂和鋁的化學(xué)性質(zhì)、化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，物質(zhì)含量測(cè)定、化學(xué)計(jì)算等，難度中等，掌握鎂和鋁的化學(xué)性質(zhì)是解題的關(guān)鍵．