Question

3．2011年初，我國(guó)“殲20”的試飛引起了世界各國(guó)的關(guān)注，為減輕飛機(jī)的重量，飛機(jī)常采用密度較小的鎂鋁合金作為飛機(jī)主體．工廠檢測(cè)員常通過檢測(cè)合金中各元素的含量確定合金是否合格．某研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)，為測(cè)定某含鎂3%～5%的鋁鎂合金（不含其它元素）中鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，設(shè)計(jì)了下列兩種不同實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行探究．填寫下列空白．
實(shí)驗(yàn)方案I：鋁鎂合金$\stackrel{NaOH溶液}{→}$ 測(cè)定剩余固體質(zhì)量
實(shí)驗(yàn)中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑．
實(shí)驗(yàn)步驟：
（1）稱取5.4g鋁鎂合金粉末樣品，投入VmL 2.0mol/L NaOH溶液中，充分反應(yīng)．NaOH溶液的體積V≥97mL．
（2）過濾、洗滌、干燥、稱量固體．該步驟中若未洗滌固體，測(cè)得鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)將偏高（填“偏高”或“偏低”）．
實(shí)驗(yàn)方案Ⅱ：鋁鎂合金$\stackrel{鹽酸}{→}$測(cè)定生成氣體的體積實(shí)驗(yàn)裝置如圖，問題討論：
（3）某同學(xué)提出該實(shí)驗(yàn)裝置不夠完善，應(yīng)在A、B之間添加一個(gè)干燥、除酸霧的裝置．你的意見是：不需要（填“需要”或“不需要”）．
（4）為使測(cè)定結(jié)果盡可能精確，實(shí)驗(yàn)中應(yīng)注意的問題是（寫出兩點(diǎn)）：①調(diào)整量氣管C的高度，使C中液面與B液面相平；②待冷卻至室溫再讀體積．

Answer 1

分析 鎂鋁合金和氫氧化鈉溶液反應(yīng)，鋁溶解生成偏鋁酸鈉和氫氣；
實(shí)驗(yàn)方案I：鋁與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成偏鋁酸鈉與氫氣；
（1）鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)最小時(shí)，金屬鋁的質(zhì)量最大，需要的氫氧化鈉溶液最多，實(shí)際需要?dú)溲趸�鈉溶液的體積應(yīng)大于或等于最大值，據(jù)此計(jì)算；
（2）鎂上會(huì)附著偏鋁酸鈉等物質(zhì)，未洗滌導(dǎo)致測(cè)定的鎂的質(zhì)量偏大；
實(shí)驗(yàn)方案Ⅱ：
（3）氯化氫極易溶于水，揮發(fā)的氯化氫不影響氫氣體積的測(cè)定結(jié)果，所以不需要加除霧裝置；
（4）調(diào)整量氣管C的高度，使C中液面與B液面相平，待冷卻至室溫再讀體積等會(huì)影響測(cè)定結(jié)果．

解答 解：實(shí)驗(yàn)方案I：鋁與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成偏鋁酸鈉與氫氣，反應(yīng)方程式為2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑，反應(yīng)的離子方程式為：2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑，
故答案為：2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑；
（1）含鎂為零時(shí)，金屬鋁的含量最高，5.4g合金中鋁的質(zhì)量為，5，4g×97%=5.238g，則：
2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑
54g 2mol
5.238g V×10^-3L×2.0mol/L
所以54g：5.238g=2mol：（V×10^-3L×2.0mol/L），
解得：V=97mL，故V（NaOH溶液）≥97mL；
故答案為：97mL；
（2）鎂上會(huì)附著偏鋁酸鈉等物質(zhì)，未洗滌導(dǎo)致測(cè)定的鎂的質(zhì)量偏大，鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏高，則鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏低，故答案為：偏高；
實(shí)驗(yàn)方案Ⅱ：
（3）由于氯化氫極易溶于水，揮發(fā)的氯化氫不影響氫氣體積的測(cè)定結(jié)果，所以不需要加除霧裝置，故答案為：不需要；
（4）調(diào)整量氣管C的高度，使C中液面與B液面相平，待冷卻至室溫再讀體積等會(huì)影響測(cè)定結(jié)果；
故答案為：調(diào)整量氣管C的高度，使C中液面與B液面相平；待冷卻至室溫再讀體積．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)含量的測(cè)定、對(duì)實(shí)驗(yàn)原理與裝置的理解、實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)等，難度中等，理解實(shí)驗(yàn)原理是解題的關(guān)鍵，是對(duì)知識(shí)的綜合考查，需要學(xué)生具有知識(shí)的基礎(chǔ)與綜合運(yùn)用知識(shí)分析問題、解決問題的能力．