Question

某种硬铝合金是由 Al、Cu、Mg三种金属组成，主要应用于耐热可焊的结构件及锻件。某研究小组欲探究该合金的性质并测定合金中铝的质量分数：

（1）甲同学预测：该合金与10 mol/L硝酸反应时有NO₂气体生成，可能还有NO生成。

查阅资料：常温下，NO₂与N₂O₄混合存在，在低于0 ℃时几乎只有无色的N₂O₄液体或晶体存在。设计如下装置进行实验。按下图连接装置并检验气密性后，称取5 g 合金放于圆底烧瓶中，并滴加10 mol/L硝酸。

①合金中Cu与稀硝酸反应的离子方程式是           。

②C装置的目的是           。

③能证明有NO生成的实验操作与现象是           。

④实验进行至A中固体全部溶解后，未检验到有NO生成，甲同学认为硬铝合金与10 mol/L硝酸反应时没有NO生成。乙同学认为不能确定是否生成了NO，需补充操作才能证明，该操作是           。

（2）为测定合金中铝的质量分数，丙同学查阅资料：

部分金属离子生成氢氧化物沉淀的pH

金属离子	开始沉淀时的pH	沉淀完全的pH
Al^3+	3.4	4.7
Cu^2+	4.1	6.9
Mg^2+	9.4	12.4

pH > 7.8时，Al(OH)₃开始溶解，pH > 10.8时沉淀完全溶解。

设计如下方案并进行实验：

①调节pH时，应控制pH的范围是           。

②选用NaOH溶液调节pH，得到溶液B的离子方程式是           。

③Al(OH)₃经过滤、洗涤、灼烧至恒重后称量，质量为8.5g，则该合金中铝的质量分数是           。

Answer

（1）①3Cu+2NO3-+8H+=Cu2++2NO↑+4H2O②将生成的NO2冷凝为N2O4，与NO分离，排除干扰③打开活塞K，鼓入空气，若D中的气体由无色变为红棕色，证明有NO生成④在加入HNO3前，通入N2，除尽装置中的空气（2）①pH≥12.4或pH>10.8②Al3++4OH-=AlO2-+2H2O③90%

【解析】

试题分析：（1）①铜与稀硝酸反应生成一氧化氮气体，方程式为3Cu+2NO3-+8H+=Cu2++2NO↑+4H2O。②已知常温下，二氧化氮与四氧化二氮共存，在低于0度是几乎只有无色的四氧化二氮液体或晶体存在，而实验目的是检验生成的气体中含有一氧化氮，所以装置C的作用是将生成的NO2冷凝为N2O4，与NO分离，排除干扰。③若A中有红棕色气体生成，C中有无色的液体或晶体存在，则证明反应中有二氧化氮气体生成，能证明有一氧化氮生成的实验操作与现象为：打开活塞K，鼓入空气，若D中的气体由无色变为红棕色，证明有NO生成。④由于装置中氧气与一氧化氮反应生成二氧化氮，干扰了实验，所以应该在加入HNO3前，通入N2，除尽装置中的空气。（2）①结合反应流程可知，溶液B中含有偏铝酸根离子，沉淀C为氢氧化镁，氢氧化铜，则调节溶液的pH必须满则镁离子和铜离子完全沉淀，而铝离子完全转化成偏铝酸根离子，根据表中数据及氢氧化铝完全溶解的pH可知，此时的pH应为pH≥12.4或pH>10.8。②溶液B中含有偏铝酸根离子，反应的离子方程式为Al3++4OH-=AlO2-+2H2O。③8.5克为氧化铝的质量，则氧化铝的物质的量为8.5/102=0.0833，根据质量守恒可知合金中含有铝的物质的量为0.0833×2=0.1666摩尔，所以合金中 铝的质量分数为27×0.1666/5=90%。

考点：探究物质的组成或测量物质的含量

【名师点睛】本题考查了探究物质组成，测量物质含量的方法，题目难度较大，试题知识点较多，综合性较强，充分考查了学生的分析，理解能力及化学计算能力，明确测定原理为解答关键，注意熟练掌握化学实验基本操作方法。