Question

【題目】為測(cè)定鎂鋁合金（不含其它元素）中鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，甲乙兩個(gè)學(xué)習(xí)小組設(shè)計(jì)了下列二種不同的實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行探究。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

（一）甲組：實(shí)驗(yàn)方案：鎂鋁合金測(cè)定剩余固體質(zhì)量

實(shí)驗(yàn)步驟：

①稱(chēng)量：托盤(pán)天平稱(chēng)量2.7g鎂鋁合金粉末

②溶解：將①中藥品加入燒杯中，用量筒量取至少_____mL 1mol/L NaOH 溶液加入燒杯中，不斷攪拌，充分反應(yīng)

③過(guò)濾：

④洗滌：若未對(duì)過(guò)濾所得固體進(jìn)行洗滌，測(cè)得鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)將_____（填“偏高”、“偏低”或“不變”），證明固體已洗滌干凈的方法為_________________________

⑤干燥、稱(chēng)量剩余固體

（二）乙組：

實(shí)驗(yàn)裝置如圖，實(shí)驗(yàn)步驟如下：

①按圖連接好裝置；

②稱(chēng)取兩份質(zhì)量均為0.3g 的鎂鋁合金樣品粉末，分別放入A裝置左右兩個(gè)管中，向B裝置中加入一定量的水，把裝置A、B的膠塞塞好，然后調(diào)節(jié)C的高度使B和C中的液面相平，記錄下此時(shí)的體積為112 mL；

③通過(guò)注射器的針頭向裝置A左側(cè)管中注入足量的稀鹽酸，等不再有氣泡產(chǎn)生時(shí)，調(diào)節(jié)裝置C的高度，使B和C中的液面相平時(shí)記錄下此時(shí)的體積為448mL；

④通過(guò)另一針頭向裝置A右側(cè)管中加入足量的稀NaOH溶液，等不再有氣泡產(chǎn)生時(shí)，調(diào)節(jié)裝置C的高度，使B和C中的液面相平時(shí)記錄下此時(shí)的體積為672mL。

問(wèn)題和討論：

（1）上述實(shí)驗(yàn)步驟①和②之間必須加一步________的操作，具體方法為________________________。

（2）為使氣體體積測(cè)定結(jié)果不至于引起很大偏差，除了應(yīng)注意使B和C中的液面相平外，在反應(yīng)完全后至讀數(shù)之前，還需要注意的關(guān)鍵問(wèn)題是（有幾點(diǎn)寫(xiě)幾點(diǎn)）_______。

（3）計(jì)算合金中鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)時(shí)，是否需要將氣體體積折算為標(biāo)準(zhǔn)狀況的體積____，試根據(jù)題中數(shù)據(jù)計(jì)算出合金中鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為______。

Answer 1

【答案】100 偏低 取最后一次洗滌液逐滴滴加稀鹽酸至過(guò)量，若滴加過(guò)程中始終無(wú)沉淀生成說(shuō)明洗滌干凈 檢查裝置的氣密性 向C中加入一定量的水，然后提高C使C中液面高于B，靜置一會(huì)兒，若液面不發(fā)生變化說(shuō)明氣密性良好 冷卻到室溫，平視讀數(shù) 否 60%

【解析】

（一）若2.7g合金全部是Al，Al與氫氧化鈉溶液的反應(yīng)為2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑，Al的物質(zhì)的量是0.1mol，則需要?dú)溲趸�鈉物質(zhì)的量也是0.1mol，需要1mol/LNaOH溶液的體積為100mL；剩余固體為Mg，若不洗滌，則Mg的質(zhì)量偏大，則Al的質(zhì)量偏小，所以Al的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏低；Al與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成偏鋁酸鈉和氫氣，則Mg固體可能含有偏鋁酸根離子，所以證明Mg固體洗滌干凈即證明固體中不含偏鋁酸根離子，所以取最后一次洗滌液逐滴滴加稀鹽酸至過(guò)量，若滴加過(guò)程中始終無(wú)沉淀生成說(shuō)明洗滌干凈。

（二）（1）上述實(shí)驗(yàn)步驟①和②之間必須加一步是檢查裝置的氣密性，產(chǎn)生氣體的裝置必須先檢查裝置的氣密性再裝藥品；利用壓強(qiáng)的原理進(jìn)行判斷，方法是：向C中加入一定量的水，然后提高C使C中液面高于B，靜置一會(huì)兒，若液面不發(fā)生變化說(shuō)明氣密性良好；

（2）該組實(shí)驗(yàn)利用產(chǎn)生氫氣的體積來(lái)計(jì)算合金中金屬的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，金屬與酸的反應(yīng)是放熱反應(yīng)，溫度升高，會(huì)影響C裝置的讀數(shù)，所以在反應(yīng)完全后至讀數(shù)之前，還需要注意的關(guān)鍵問(wèn)題是冷卻到室溫，平視讀數(shù)；

（3）設(shè)合金中Mg、Al的物質(zhì)的量分別為x、y，則24g/molx+27g/moly=0.3g，生成氫氣的物質(zhì)的量之比等于體積之比，所以不需要將氫氣的體積折算為標(biāo)準(zhǔn)狀況；根據(jù)題意Al與氫氧化鈉反應(yīng)產(chǎn)生氫氣的體積為672mL-448mL=224mL，Mg與Al和稀鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生氫氣的體積是448mL-112mL=336mL，等質(zhì)量的Al與稀鹽酸和NaOH溶液反應(yīng)放出的H2相等，則Mg與鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生氫氣的體積為336mL-224mL=112mL，根據(jù)2Al～3H2，Mg～H2，所以x：=112mL：224mL=1：2，解得x=0.005mol，則Mg的質(zhì)量是0.005mol×24g/mol=0.12g，所以Al的質(zhì)量是0.3g-0.12g=0.18g，則Al的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是×100%=60%。