Question

有三種質量比可能相同或不同的鎂鋁合金樣品①、②、③。小明、小青、小紅三同學各取一種樣品，對合金中鎂的質量分數進行下列實驗探究。
（1）小明取樣品①m₁ g和過量的氫氧化鈉溶液反應，然后過濾；再往濾液中通入過量的二氧化碳氣體，發生的反應為 [Al(OH)₄]^― ＋ CO₂＋ H₂O ═ Al(OH)₃↓ ＋ HCO₃^― 將所得沉淀過濾、洗滌、烘干、灼燒，得到固體質量仍為m₁ g。則合金中鎂的質量分數為           。
（2）小青取樣品②m₂ g和足量的稀硫酸反應，發現固體完全溶解，標準狀況下得到氣體體積為V L，則m₂的取值范圍是                    。（2分）
（3）小紅取不同質量的樣品③分別和30mL同濃度的鹽酸反應，所取合金質量與產生氣體體積（標準狀況下測定）如下表所示：

實驗序號	a	b	c
合金質量（mg）	510	765	918
氣體體積(mL)	560	672	672

求：(ⅰ)鹽酸的物質的量濃度；
(ⅱ)合金中鎂的質量分數；
(ⅲ)在c組實驗后，還需向容器中加入1.0mol/L的氫氧化鈉溶液多少毫升才能使剩余合金中的鋁恰好完全溶解？

Answer 1

（1）47.06% （2）27V/33.6<m<24V/22.4（3）(ⅰ)2.0mol/L(ⅱ)47.06% (ⅲ)78mL

試題分析：（1）m₁ g和過量的氫氧化鈉溶液反應，然后過濾；再往濾液中通入過量的二氧化碳氣體，發生的反應為 [Al(OH)₄]^― ＋ CO₂＋ H₂O ═ Al(OH)₃↓ ＋ HCO₃^― 將所得沉淀過濾、洗滌、烘干、灼燒，得到固體質量仍為m₁ g，該固體為氧化鋁，所以鎂的質量與該氧化鋁中的氧元素的質量相等，故合金中鎂的質量分數=16×3/（27×2+16×3）×100%=47.06% 
(2)
則  27V/33.6<m<24V/22.4
（3）(ⅰ)丙中鹽酸反應完全，n(H₂)="0.672L/22.4" L?mol ^-1＝0.03mol
則c(HCl)=0.03mol×2/0.03L=2.0mol/L                      
(ⅱ)設合金中Mg、Al的物質的量分別為xmol，ymol， 則有：
                 
求得  x=y=0.01mol
則ω（Mg）＝[（0.01mol×24g·mol^-1）/0.510g]×100％="47.06%"
(ⅲ) 根據HCl ∽  NaCl和Al ∽  Na[Al(OH)₄] 可知
n(NaCl)="n(HCl)=" 2.0mol/L×0.030L=0.06mol
n(Na[Al(OH)₄]  )="n(Al)=" 0.01mol×918/510=0.018mol
根據Na⁺ 守恒得：n(NaOH)= 0.06mol+0.018mol=0.078mol
所以V(NaOH)=" 0.078mol/1.0" mol?L^-1=0.078L=78mL             
點評：本題考查了鎂鋁及其化合物的相關計算，該計算題有一定的技巧性，本題綜合性強，難度較大。