Question

3．某課外興趣小組為探究某種鋁合金（合金元素為Mg、Al）是否符合國家質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（國家規(guī)定其中鋁含量不能低于78%），設(shè)計(jì)如圖所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．
（1）如何檢驗(yàn)該裝置的氣密性？
（2）合金樣品固體M與氫氧化鈉溶液反應(yīng)的離子方程式是2OH^-+2Al+6H₂O═2[Al（OH）₄]^-+3H₂↑．
（3）傾斜左邊裝置使氫氧化鈉溶液（足量）與質(zhì)量為a的合金粉末（固體M）充分反應(yīng)，待反應(yīng)停止后，進(jìn)入量氣管氣體的體積為V（已折算成標(biāo)準(zhǔn)狀況）．若量氣管最大量為50 mL，則固體M中鋁的質(zhì)量[m（Al）]范圍為0＜m_Al＜0.04g．
（4）若將裝置中的氫氧化鈉溶液替換為足量的鹽酸，則反應(yīng)停止后量氣管內(nèi)氣體體積＞（填“＞”“＜”或“=”）V．
（5）若a=38 mg，V=44.8 mL（標(biāo)準(zhǔn)狀況），通過計(jì)算可知，該合金符合（填“符合”或“不符合”）國家標(biāo)準(zhǔn)．

Answer 1

分析 （1）檢驗(yàn)裝置的氣密性常用方法為利用氣體的熱脹冷縮或液封氣體形成液面高度差，由裝置圖可知適合選擇液封氣體形成液面高度差，一定時(shí)間，液面高度差保持不變，說明氣密性良好；
（2）鋁與氫氧化鈉、水反應(yīng)生成四羥基合鋁酸鈉、氫氣；
（3）量氣管最大量程為50mL，則產(chǎn)生氫氣的增大體積為50mL，計(jì)算氫氣的最大物質(zhì)的量，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒可知3n（Al）=2n（H₂），據(jù)此計(jì)算鋁的最大質(zhì)量；
（4）Mg、Al都與鹽酸反應(yīng)生成氫氣，改用鹽酸生成氣體體積增大；
（5）根據(jù)氫氣的體積V=44.8mL計(jì)算氫氣的物質(zhì)的量，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒可知3n（Al）=2n（H₂），據(jù)此計(jì)算鋁的質(zhì)量，再計(jì)算Al的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，據(jù)此判斷．

解答 解：（1）檢驗(yàn)裝置的氣密性常用方法為利用氣體的熱脹冷縮或液封氣體形成液面高度差，由裝置圖可知適合選擇液封氣體形成液面高度差，檢驗(yàn)該裝置氣密性的方法為：安裝好裝置并在量氣管內(nèi)加人水，向下移動(dòng)水準(zhǔn)管，靜置片刻，若水準(zhǔn)管中液面與量氣管液面維持一定的高度差，說明裝置密封，
故答案為：安裝好裝置并在量氣管內(nèi)加人水，向下移動(dòng)水準(zhǔn)管，靜置片刻，若水準(zhǔn)管中液面與量氣管液面維持一定的高度差，說明裝置密封；
（2）鋁與氫氧化鈉、水反應(yīng)生成四羥基合鋁酸鈉、氫氣，反應(yīng)離子方程式為2OH^-+2Al+6H₂O═2[Al（OH）₄]^-+3H₂↑，
故答案為：2OH^-+2Al+6H₂O═2[Al（OH）₄]^-+3H₂↑；
（3）量氣管最大量程為50mL，則產(chǎn)生氫氣的增大體積為50mL，所以氫氣的最大物質(zhì)的量為$\frac{0.05L}{22.4L/mol}$=$\frac{0.05}{22.4}$mol，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒可知3n（Al）=2n（H₂）=$\frac{0.05}{22.4}$mol×2，故鋁的最大質(zhì)量為$\frac{1}{3}$×$\frac{0.05}{22.4}$mol×2×27g/mol=0.04g，所以金屬鋁的質(zhì)量范圍為0＜m_Al＜0.04g，
故答案為：0＜m_Al＜0.04g；
（4）Mg、Al都與鹽酸反應(yīng)生成氫氣，改用鹽酸生成氫氣的體積增大，故答案為：＞；
（5）44.8mL氫氣的物質(zhì)的量為$\frac{0.0448L}{22.4L/mol}$=0.002mol，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒可知3n（Al）=2n（H₂）=0.002mol×2=0.004mol，所以合金中鋁的質(zhì)量$\frac{1}{3}$×0.004mol×27g/mol=0.036g，合金中Al的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{0.036g}{0.038g}$×100%=94.74%＞78%，故該合金符合標(biāo)準(zhǔn)，
故答案為：符合．

點(diǎn)評(píng) 本題考查學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)原理與實(shí)驗(yàn)裝置的理解、元素化合物性質(zhì)、物質(zhì)組成測定、化學(xué)計(jì)算等，難度中等，需要學(xué)生具備扎實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)與綜合運(yùn)用知識(shí)分析問題、解決問題的能力．