Question

某铝合金(硬铝)中含有镁、铜、硅，为了测定该合金中铝的含量，有人设计如下实验：

（1）称取样品ag。

（2）将样品溶于足量稀盐酸中，过滤，滤液中主要含有___离子，滤渣中含有___；在溶解过滤时使用的仪器有___。

（3）往滤液中加入过量NaOH溶液，过滤，写出该步操作中有关的离子方程式____。

（4）在第（3）步的滤液中通入足量CO₂过滤，将沉淀用蒸馏水洗涤数次后，烘干并灼烧至质量不再减少为止，冷却后称量，质量为bg。有关反应的化学方程式为____。

（5）计算该样品中铝的质量分数的表达式为___。

（6）若第（3）步中加入NaOH溶液的量不足时，会使测定的结果___(“偏高”“偏低”或“无影响”，下同)。若第（4）步对沉淀的灼烧不充分时，会使测定的结果___。若第（4）步中的沉淀没有用蒸馏水洗涤时，会使测定的结果____。

Answer

Al3＋、Mg2＋、Cl－ Cu、Si 烧杯、玻璃棒、漏斗、带铁圈的铁架台(或漏斗架) H++OH-＝H2O、Mg2＋＋2OH－=Mg(OH)2↓、Al3＋＋3OH－=Al(OH)3↓、Al(OH)3＋OH－=AlO2-+2H2O[或H++OH-＝H2O、Al3++4OH-＝AlO2-+2H2O、Mg2++2OH-＝Mg(OH)2↓] NaOH+CO2=NaHCO3、NaAlO2+CO2+2H2O＝NaHCO3+Al(OH)3↓，2Al(OH)3 Al2O3+3H2O ×100% 偏低 偏高 偏高

【解析】

(2)铝合金(硬铝)中的铝和镁能够与盐酸反应生成氯化铝和氯化镁，单质硅、铜和稀盐酸不反应；结合溶解、过滤操作分析解答；

(3)滤液中含有氯化镁、氯化铝和过量的盐酸，结合物质的性质分析解答；

(4)第(3)步的滤液中含有氯化钠和偏铝酸钠，以及过量的氢氧化钠，结合物质的性质分析解答；

(5)bg为氧化铝的质量，结合铝元素守恒计算铝的质量分数；

(6)若第(3)步中加入氢氧化钠溶液不足，生成的氢氧化铝沉淀偏少；若第(4)步对沉淀的灼烧不充分时，会导致测得的氧化铝质量偏大；若第(4)步中的沉淀没有用蒸馏水洗涤时，导致氢氧化铝沉淀的质量偏大，据此分析误差。

(2)铝合金(硬铝)中的铝和镁能够与盐酸反应生成氯化铝和氯化镁，过滤，滤液中主要含有Al3+、Mg2+、Cl－，单质硅和铜不能和稀盐酸发生反应，留在了滤渣中；溶解、过滤过程中需要仪器有：烧杯、漏斗、玻璃棒、带铁圈的铁架台(或漏斗架)，故答案为：Al3+、Mg2+、Cl－；Cu、Si；烧杯、漏斗、玻璃棒、带铁圈的铁架台(或漏斗架)；

(3)滤液中含有氯化镁、氯化铝和过量的盐酸，剩余的盐酸与氢氧化钠反应生成氯化钠与水，氯化镁与氢氧化钠反应生成氢氧化镁沉淀与氯化钠，氯化铝与过量的氢氧化钠反应生成偏铝酸钠与氯化钠，有关离子方程式为：H++OH-＝H2O、Al3++4OH-＝AlO2-+2H2O、Mg2++2OH-＝Mg(OH)2↓；

(4)第(3)步的滤液中含有氯化钠和偏铝酸钠，以及过量的氢氧化钠，通入足量CO2，氢氧化钠与过量的二氧化碳反应生成碳酸氢钠，偏铝酸钠溶液中通入过量的二氧化碳生成氢氧化铝沉淀和碳酸氢钠，灼烧氢氧化铝分解得到氧化铝，发生反应为NaOH+CO2=NaHCO3、NaAlO2+CO2+2H2O＝NaHCO3+Al(OH)3↓，2Al(OH)3 Al2O3+3H2O；

(5)将沉淀用蒸馏水洗涤数次后，烘干并灼烧至重量不再减少为止，冷却后称量，质量为bg，为Al2O3，该样品中铝的质量分数的表达式=×100%=×100%，故答案为：×100%；

(6)若第(3)步中加入氢氧化钠溶液不足，生成的氢氧化铝沉淀偏少，测定结果偏低；若第(4)步对沉淀的灼烧不充分时，会导致测得的氧化铝质量偏大，测定结果偏高；若第(4)步中的沉淀没有用蒸馏水洗涤时，导致氢氧化铝沉淀的质量偏大，测定生成的氧化铝质量偏大，测定结果偏高。