Question

铝镁合金是飞机制造、化工生产等行业的重要材料。研究性学习小组的同学，为测定某含镁3%～5%的铝镁合金(不含其他元素)中镁的质量分数，设计了下列两种不同实验方案进行探究。填写下列空白：

（方案一）

（实验方案）将铝镁合金与足量NaOH溶液反应，测定剩余固体质量。

实验中发生反应的化学方程式是_____________________________。

（实验步骤）

(1)称取10.8 g铝镁合金粉末样品，溶于体积为V物质的量浓度为4.0 mol·L^－1NaOH溶液中，充分反应。则NaOH溶液的体积V≥_________mL。

(2)过滤、洗涤、干燥、称量固体。该步骤中若未洗涤固体，测得镁的质量分数将________(填“偏高”、“偏低”或“无影响”)。

（方案二）

（实验方案）将铝镁合金与足量稀硫酸溶液反应，测定生成气体的体积。

（实验步骤）

(1)同学们拟选用下列实验装置完成实验：

你认为最简易的装置其连接顺序是A接（_____）(　)接(　)(　)接(　)(填接口字母，可不填满)。

(2)仔细分析实验装置后，同学们经讨论认为以下两点会引起较大误差：稀硫酸滴入锥形瓶中，即使不生成氢气，也会将瓶内空气排出，使所测氢气体积偏大；实验结束时，连接广口瓶和量筒的导管中有少量水存在，使所测氢气体积偏小。于是他们设计了如图所示的实验装置。

①装置中导管a的作用是_______________。

②实验前后量气管中液面读数分别为V₁ mL、V₂mL，则产生氢气的体积为___mL。

③若需确定产生氢气的量，还需测定的数据是______。

Answer

2Al＋2NaOH＋2H2O=2NaAlO2＋3H2↑ 97 偏高 E D G 使分液漏斗内气体压强与锥形瓶内气体压强相等，打开分液漏斗活塞时稀硫酸能顺利滴下；滴入锥形瓶的稀硫酸的体积等于进入分液漏斗的气体体积，从而消除由于加入稀硫酸引起的氢气体积误差 (V1－V2) 实验时的温度和压强

【解析】

方案一：铝与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠与氢气；

(1)镁的质量分数最小时，金属铝的质量最大，需要的氢氧化钠溶液最多，实际需要氢氧化钠溶液的体积应大于或等于最大值，据此计算；

(2)镁上会附着偏铝酸钠等物质，未洗涤导致测定的镁的质量偏大；

方案二：(1)装置的组装顺序：合金与水反应，用排水量气法测定氢气的体积，其中盛水的试剂瓶导管一定要短进长出，增大压强原理将水排出，量筒中水的体积就是生成氢气的体积，量筒内导管应伸入量筒底部；

(2)①保持分液漏斗内气体压强与锥形瓶内气体压强相等，打开分液漏斗活塞时稀硫酸能顺利滴下，滴入锥形瓶的稀硫酸体积等于进入分液漏斗的气体体积，从而消除由于加入稀硫酸引起的氢气体积误差；

②滴定管的数值零刻度在上方，两次的体积之差为测定的氢气的体积(注意应保持干燥管与滴定管内液面等高)，收集氢气后滴定管内液面上升，读数减小；

③气体受温度和压强的影响较大，若要确定气体的物质的量，必须知道实验时的温度和压强。

方案一：将铝镁合金与足量NaOH溶液反应，镁不和NaOH溶液反应，铝发生反应：2Al＋2NaOH＋2H2O=2NaAlO2＋3H2↑；

(1)假设合金中镁的质量分数最少为3%，则10.8 g铝镁合金粉末样品中含有铝10.8g×97%＝10.476 g，其物质的量是＝0.388 mol，根据反应2Al＋2NaOH＋2H2O=2NaAlO2＋3H2↑知，需要n(NaOH)＝n(Al)＝0.388 mol，V(NaOH)＝＝0.097 L=97 mL，故V(NaOH溶液)⩾97mL；

(2)过滤后，金属镁的表面会沾有其他离子，如果没有洗涤，称量后的固体的质量将大于镁的实际质量，所测得镁的质量分数将偏高；

方案二：

(1)装置的组装顺序：合金与水反应,用排水量气法测定氢气的体积,其中盛水的试剂瓶导管一定要短进长出,利用增大压强原理将水排出,量筒中水的体积就是生成氢气的体积,量筒内导管应伸入量筒底部,故连接顺序为：(A)接(E)(D)接(G)，(最后读数时要调节广口瓶和量筒中的液面高度，F接口的导管太短)；

(2)①装置中导管a的作用是：保持分液漏斗内气体压强与锥形瓶内气体压强相等，打开分液漏斗活塞时稀硫酸能顺利滴下，滴入锥形瓶的稀硫酸体积等于进入分液漏斗的气体体积，从而消除由于加入稀硫酸引起的氢气体积误差；

②滴定管的数值零刻度在上方,两次的体积之差为测定的氢气的体积,收集氢气后滴定管内液面读数减小,所以测定氢气的体积为(V1－V2)mL；

③气体体积受温度和压强影响，因此若需确定产生氢气的量，还需知道实验时的温度和压强。