Question

（本題共15分）
有4種質量比可能相同或不同的鎂鋁合金樣品①、②、③、④。甲、乙、丙、丁4位同學各取1種樣品，進行下列實驗，測定合金中鎂的質量分數。
52．甲同學取樣品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，將所得沉淀過濾、洗滌、烘干、灼燒，得到固體質量仍為m₁ g。則樣品①合金中鎂的質量分數為_____________。
53．乙同學取樣品②m₂ g和足量的鹽酸反應，然后滴加過量的氫氧化鈉溶液，將沉淀過濾、洗滌、烘干、灼燒，得到固體質量仍為m₂ g。則樣品②合金中鎂的質量分數為____________。
54．丙同學取樣品③m₃ 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，則樣品③中m₃的取值范圍是___________________________________________。
丁同學取不同質量的樣品④分別和30 mL同濃度的鹽酸反應，所取合金質量與產生氣體體積（已轉化為標準狀況）如下：

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

55．通過計算求該鹽酸的物質的量濃度。
56．通過計算求樣品④中合金中鎂的質量分數。
57．在c組實驗后，還需向容器中加入1.0 mol·L^-1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

52.  47.06%　　（2分）
53.  60%　　（2分）
54.  0.80V＜m＜1.07V
（2分，其它寫法如27V/33.6＜m＜24V/22.4或9V/11.2＜m＜3V/2.8都給分）
55. 丙中鹽酸反應完全，n(H₂)="0.672/22.4" ="0.03" mol，（1分）
則c(HCl)="0.03×2/0.03=2.0" mol·L^-1（1分）
56. 設合金中Mg、Al的物質的量分別為x、y，則有：

（1分）
解得：x =" y" =" 0.01" mol（1分）
則w(Mg)="[(0.01" mol×24 g·mol^-1)/0.510 g]×100%=47.06%（1分）
57. 根據HCl ~ NaCl和Al ~ NaAlO₂可知
n(NaCl)="n(HCl)=2.0" mol·L^-1×0.030 L="0.06" mol（1分）
n(NaAlO₂)="n(Al)=0.01" mol×918/510="0.018" mol（1分）
根據Na⁺守恒得：n(NaOH)="0.06" mol+0.018 mol="0.078" mol（1分）
故V(NaOH)="0.078" mol/1.0 mol·L^-1="0.078" L="78" mL （1分）
即c組實驗后還需加入78 mL的氫氧化鈉溶液，才能使剩余合金中的鋁恰好完全溶解。

試題分析：52.鎂鋁合金中鋁與氫氧化鈉反應產物經過二氧化碳反應所得沉淀過濾、洗滌、烘干、灼燒，得到固體為氧化鋁，反應前為鎂鋁反應后為鋁和氧，質量不變，根據元素守恒可知氧化鋁中氧的質量分數即為鎂的質量分數，為16×3/（16×3+27×2）= 47.06%；53.該反應得到的固體為氧化鎂，根據元素質量守恒，氧化鎂中鎂元素的質量分數即是鎂鋁合金中鎂元素的質量分數，為24/（24+16）= 60%；
54.鎂鋁與稀硫酸反應消耗的硫酸不同產生的氣體量也不同，故采用極值法確定其范圍，金屬全為鎂時
金屬的量為V /22.4×24=1.07V，金屬全為鋁時V  /22.4×2/3×27=0.80V,范圍0.80V＜m＜1.07V；
55.丁同學實驗數據中鹽酸量固定，bc組鹽酸反應完全，a組金屬反應完全，故計算鹽酸的濃度根據bc組氣體數據直接得出，丙中鹽酸反應完全，n(H₂)="0.672/22.4" ="0.03" mol，
則c(HCl)="0.03×2/0.03=2.0" mol·L^-1
56.根據a組數據列方程式可解，解法見答案；57.根據元素守恒，合金中鋁最終變為NaAlO₂，開始加入的鹽酸最終變為氯化鈉，此可稱為終態分析法。
n(NaCl)="n(HCl)=2.0" mol·L^-1×0.030 L="0.06" mol（氯原子守恒）
n(NaAlO₂)="n(Al)=0.01" mol×918/510="0.018" mol（鋁原子守恒）
根據Na⁺守恒得：n(NaOH)="0.06" mol+0.018 mol="0.078" mol
故V(NaOH)="0.078" mol/1.0 mol·L^-1="0.078" L="78" mL （1分）
即c組實驗后還需加入78 mL的氫氧化鈉溶液，才能使剩余合金中的鋁恰好完全溶解。