Question

鋁鎂合金已成為輪船制造、化工生產等行業的重要材料．研究性學習小組的三位同學，為測定某含鎂3%一5%的鋁鎂合金（不含其它元素）中鎂的質量分數，設計下列三種不同實驗方案進行探究．填寫下列空白．
[探究一]
實驗方案：鋁鎂合金

NaOH溶液

測定剩余固體質量
實驗中發生反應的化學方程式是

2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑

實驗步驟：
（1）稱取5.4g鋁鎂合金粉末樣品，投入VmL 2.0mol?L^-1NaOH溶液中，充分反應．NaOH溶液的體積V≥

100mL

（2）過濾、洗滌、干燥、稱量固體．該步驟中若未洗滌固體，測得鎂的質量分數將

偏高

（填“偏高”或“偏低”）．
[探究二]
實驗方案：鋁鎂合金

鹽酸

測定生成氣體的體積實驗裝置：

問題討論：
（1）某同學提出該實驗裝置不夠完善，應在A、B之間添加一個干燥、除酸霧的裝置．你的意見是：

不需要

（填“需要”或“不需要”）．
（2）為使測定結果盡可能精確，實驗中應注意的問題是（寫出兩點）：①

裝置的氣密性

②

合金完全溶解（或加入足量鹽酸，或調整量氣管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合理答案）

[探究三]
實驗方案：稱量x g鋁鎂合金粉末．放在如右圖所示裝置的惰性電熱板上，通電使其充分灼燒．
問題討論：
（1）欲計算Mg的質量分數，該實驗中還需測定的數據是

灼燒后固體的質量

（2）若用空氣代替O₂進行實驗，對測定結果何影響？

偏高

（填“偏高”或“偏低”或“無影響”）．

Answer 1

分析：探究一：鋁與氫氧化鈉溶液反應生成偏鋁酸鈉與氫氣；
（1）鎂的質量分數最小時，金屬鋁的質量最大，需要的氫氧化鈉溶液最多，實際需要氫氧化鈉溶液的體積應大于或等于最大值，據此計算；
（2）鎂上會附著偏鋁酸鈉等物質，未洗滌導致測定的鎂的質量偏大；
探究二：（1）氯化氫極易溶于水，揮發的氯化氫不影響氫氣體積的測定結果，所以不需要加除霧裝置；
（2）裝置的氣密性、合金是否完全溶解（或加入足量鹽酸，或調整量氣管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）等會影響測定結果；
探究三：（1）Mg、Al都能夠與氧氣化學反應生成氧化物；
（2）用空氣代替O₂進行實驗，發生反應：3Mg+N₂

點燃  .

Mg₃N₂，2Mg+CO

點燃  .

2MgO+C，測定生成固體的質量變大．

解答：解：探究一：鋁與氫氧化鈉溶液反應生成偏鋁酸鈉與氫氣，反應方程式為2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑，故答案為：2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑；
（1）含鎂為零時，金屬鋁的含量最高，5.4g合金中鋁的質量為，5.4g×（1-3%）=5.4×97%g，則：
     2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑
     54g    2mol
   5.4g    V×10^-3L×2.0mol/L
所以54g：5.4g=2mol：（V×10^-3L×2.0mol/L），
解得：V=100mL，故V（NaOH溶液）≥100mL；
故答案為：100mL；
（2）鎂上會附著偏鋁酸鈉等物質，未洗滌導致測定的鎂的質量偏大，鎂的質量分數偏高，故答案為：偏高；
探究二：（1）由于氯化氫極易溶于水，揮發的氯化氫不影響氫氣體積的測定結果，所以不需要加除霧裝置，故答案為：不需要；
（2）反應中裝置的氣密性、合金是否完全溶解都會影響測定結果，
故答案為：檢查裝置的氣密性；合金完全溶解（或加入足量鹽酸，或調整量氣管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合理答案）；
【探究三】
（1）Mg、Al均與氧氣反應，生成金屬氧化物，則還需測定生成物的質量，故答案為：灼燒后固體的質量；
若用空氣代替O₂進行實驗，發生反應：3Mg+N₂

點燃  .

Mg₃N₂，2Mg+CO

點燃  .

2MgO+C，測定生成固體的質量變大，則鎂的質量分數偏高，故答案為：偏高．

點評：本題考查物質含量的測定、對實驗原理與裝置的理解、實驗方案設計等，難度中等，理解實驗原理是解題的關鍵，是對知識的綜合考查，需要學生具有知識的基礎與綜合運用知識分析問題、解決問題的能力．