Question

1．某鋁合金（硬鋁）中含有鋁、鎂、銅、硅，為了測(cè)定該合金中鋁的含量，有人設(shè)計(jì)了如圖實(shí)驗(yàn)：

（1）補(bǔ)全上述①②③各步反應(yīng)的離子方程式
①M(fèi)g+2H⁺═Mg²⁺+H₂↑，2Al+6H⁺═2Al³⁺+3H₂↑
②H⁺+OH^-=H₂O，Al³⁺+4OH^-═AlO₂^-+2H₂O  Mg²⁺+2OH^-═Mg（OH）₂↓
③OH^-+CO₂=HCO₃^-；CO₂+AlO₂^-+H₂O═Al（OH）₃↓+HCO₃^-
（2）計(jì)算該樣品中鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)：$\frac{54b}{102a}$×100%
（3）第②步中加入Na0H溶液不足時(shí)，會(huì)使測(cè)定結(jié)果偏低；第④步對(duì)沉淀灼燒不充分時(shí)，會(huì)使測(cè)定結(jié)果偏高．

Answer 1

分析 由測(cè)定該合金中鋁的含量流程可知，①加鹽酸，Cu、Si不反應(yīng)，則過(guò)濾得到的固體為Cu、Si，溶液中含Al³⁺、Mg²⁺，②加足量的NaOH，過(guò)濾得到的沉淀為Mg（OH）₂，溶液中主要含AlO₂^-，③通足量的二氧化碳，反應(yīng)生成Al（OH）₃，④灼燒氫氧化鋁分解得到Al₂O₃，
（1）先根據(jù)流程圖分析實(shí)驗(yàn)的原理，然后寫出對(duì)應(yīng)的化學(xué)方程式；
（2）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?jǐn)?shù)；
（3）第②步中加入NaOH的量不足的時(shí)，鋁不能完全轉(zhuǎn)變成AlO₂^-；對(duì)沉淀的灼燒不充分，會(huì)有水分，會(huì)增加灼燒后固體的質(zhì)量．

解答 解：（1）第①步發(fā)生的化學(xué)方程式有兩個(gè)：鎂與鹽酸反應(yīng)，鋁和鹽酸反應(yīng)，Mg+2H⁺═Mg²⁺+H₂↑，2Al+6H⁺═2Al³⁺+3H₂↑，
第②步發(fā)生的化學(xué)方程式有三個(gè)：鹽酸和氫氧化鈉反應(yīng)，反應(yīng)的離子方程式H⁺+OH^-=H₂O，氯化鋁和過(guò)量氫氧化鈉反應(yīng)，反應(yīng)的離子方程式為：Al³⁺+4OH^-═AlO₂^-+2H₂O，氯化鎂和氫氧化鈉反應(yīng)，反應(yīng)的離子方程式為：Mg²⁺+2OH^-═Mg（OH）₂↓，
第③步發(fā)生的化學(xué)方程式有兩個(gè)：氫氧化鈉和過(guò)量的二氧化碳反應(yīng)，偏鋁酸鈉和過(guò)量的二氧化碳反應(yīng)，離子反應(yīng)為OH^-+CO₂=HCO₃^-，CO₂+H₂0+A10₂^-═Al（OH）₃↓+HCO₃^-，
故答案為：2Al+6H⁺═2Al³⁺+3H₂↑；H⁺+OH^-=H₂O；Al³⁺+4OH^-═AlO₂^-+2H₂O；OH^-+CO₂=HCO₃^-；CO₂+AlO₂^-+H₂O═Al（OH）₃↓+HCO₃^-；
（2）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×$\frac{27×2}{27×2+16×3}$×100%=$\frac{54b}{102}$g，樣品質(zhì)量為ag，所以鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=$\frac{\frac{54b}{102}}{a}$×100%=$\frac{54b}{102a}$×100%，
故答案為：$\frac{54b}{102a}$×100%；
（3）因NaOH的量不足，鋁不能完全轉(zhuǎn)變成AlO₂^-，最終產(chǎn)生的氧化鋁質(zhì)量少，造成結(jié)果偏低，因?qū)Τ恋淼淖茻�不充分時(shí)有水分，則灼燒后固體的質(zhì)量變大，會(huì)使測(cè)定的結(jié)果偏高，
故答案為：偏低；偏高．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了鋁及其化合物化學(xué)性質(zhì)的應(yīng)用，要測(cè)定其中某成分的含量，可以使其發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，本題利用了守恒法來(lái)進(jìn)行計(jì)算，能很好的考查學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰�、分析和解決問(wèn)題的能力，題目難度中等．