Question

（14分）鋁鎂合金已成為飛機制造、化工生產等行業的重要材料。研究性學習小組的同學，為測定某含鎂3％-5％的鋁鎂合金（不含其它元素）中鎂的質量分數，設計下列兩種不同實驗方案進行探究。填寫下列空白。

【方案一】

〖實驗方案〗將鋁鎂合金與足量NaOH溶液反應，測定剩余固體質量。

〖實驗步驟〗

（1）稱取5.4g鋁鎂合金粉末樣品，溶于V mL 2.0 mol/L NaOH溶液中。為使其反應完全，則NaOH溶液的體積V ≥ 。

（2）過濾、洗滌、干燥、稱量固體。該步驟中若未洗滌固體，測得鎂的質量分數將

(填“偏高”、“偏低”或“無影響”)。

【方案二】

〖實驗方案〗將鋁鎂合金與足量稀硫酸溶液反應，測定生成氣體在通常狀況（約20℃，1.01105Pa）的體積。

〖問題討論〗（1）同學們擬選用下列實驗裝置完成實驗：

①你認為最簡易的裝置其連接順序是：A接（ ）（ ）接（ ）（ ）接（ ）（填接口字母，可不填滿。）

②實驗開始時，先打開分液漏斗上口的玻璃塞，再輕輕打開其活塞，一會兒后稀硫酸也不能順利滴入錐形瓶。請你幫助分析原因 。

③實驗結束時，在讀取測量實驗中生成氫氣的體積時，你認為合理的是 。

A．待實驗裝置冷卻后再讀數

B．上下移動量筒F，使其中液面與廣口瓶中液面相平

C．上下移動量筒G，使其中液面與廣口瓶中液面相平

D．視線與液體的凹面相平讀取量筒中水的體積

（2）仔細分析實驗裝置后，同學們經討論認為以下兩點會引起較大誤差：稀硫酸滴入錐形瓶中，即使不生成氫氣，也會將瓶內空氣排出，使所測氫氣體積偏大；實驗結束時，連接廣口瓶和量筒的導管中有少量水存在，使所測氫氣體積偏小。于是他們設計了下圖所示的實驗裝置。

①裝置中導管a的作用是

。

②實驗前后堿式滴定管中液面讀數分別為V1 mL、V2 mL。則產生氫氣的體積為__________mL。

 

Answer 1

【方案一】（1）97mL（2）偏高

【方案二】（1）①EDG ②鋅與稀硫酸反應放熱且生成氣體，使錐形瓶中的氣體壓強變大 ③ACD

（2）①平衡氣壓，使稀硫酸能順利滴下；滴入錐形瓶的稀硫酸體積等于進入分液漏斗的氣體體積，從而消除由于加入稀硫酸引起的氫氣體積誤差。②V1-V2

【解析】

試題分析：【方案一】（1）5.4g的鎂鋁合金中鎂的質量分數最小時為3%，此時Al的質量最大是5.4-5.4×3%=5.238g，需要氫氧化鈉的物質的量是5.238g/27g/mol=0.194mol，則至少需要2.0 mol/L NaOH溶液的體積是0.097L即97mL，則V≥97mL；

（2）鎂不與氫氧化鈉溶液反應，所以得到的固體是鎂，若未洗滌，鎂上會附著有偏鋁酸鈉，則會使鎂的質量偏大，測得鎂的質量分數將偏高；

【方案二】（1）①該方案用排水量氣法收集生成的氫氣，所以最簡易的裝置是將生成的氫氣通入盛滿水的廣口瓶中，用排出水的體積計算產生氫氣的體積，其中盛水的試劑瓶導管一定要短進長出，利用增大壓強原理將水排出，量筒中水的體積就是生成氫氣的體積，量筒內導管應伸入量筒底部，故連接順序為：（A）接（E）（D）接（G）；

②因為該過程中有氫氣產生，且同時該反應是放熱反應，使錐形瓶中的氣體壓強變大，稀硫酸不能滴下；

③該反應放熱，所以需要冷卻到室溫再讀數，同時上下移動量筒G，使其中液面與廣口瓶中液面相平，保持廣口瓶內的壓強與外界大氣壓相等，視線與液體的凹面相平讀取量筒中水的體積，這樣測得的體積才是該條件下的氫氣的體積，答案選ACD；

（2）①導管a相當于一個連通器，作用是平衡氣壓，使稀硫酸能順利滴下；同時滴入錐形瓶的稀硫酸體積等于進入分液漏斗的氣體體積，從而消除由于加入稀硫酸引起的氫氣體積誤差。

②滴定管的刻度從上到下逐漸增大，且隨著氫氣的排出，滴定管內的液面逐漸升高，所以V2<V1，因此才是的氫氣的體積是V1-V2。

考點：考查混合物的計算，實驗的設計與評價