Question

6．鋁鎂合金是飛機制造、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（不含其他元素）中鎂的質量分數，設計了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．
實驗中發生反應的化學方程式是2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑．
[實驗步驟]
（1）稱取10.8g鋁鎂合金粉末樣品，溶于體積為V、物質的量濃度為4.0mol•L^-1NaOH溶液中，充分反應．則NaOH溶液的體積V≥97mL．
（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偏高（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，測定生成氣體的體積．
[實驗步驟]
（1）同學們擬選用如圖1實驗裝置完成實驗：

你認為最簡易的裝置其連接順序是A接E接D接G（填接口字母，可不填滿）．
（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．于是他們設計了如圖2所示的實驗裝置．
①裝置中導管a的作用是保持分液漏斗內氣體壓強與錐形瓶內氣體壓強相等，打開分液漏斗活塞時稀硫酸能順利滴下，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．
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V₁-V₂mL．
③若需確定產生氫氣的量，還需測定的數據是實驗時的溫度和壓強．

Answer 1

分析 方案一：鋁與氫氧化鈉溶液反應生成偏鋁酸鈉與氫氣；
（1）鎂的質量分數最小時，金屬鋁的質量最大，需要的氫氧化鈉溶液最多，實際需要氫氧化鈉溶液的體積應大于或等于最大值，據此計算；
（2）鎂上會附著偏鋁酸鈉等物質，未洗滌導致測定的鎂的質量偏大；
方案二：（1）裝置的組裝順序：合金與水反應，用排水量氣法測定氫氣的體積，其中盛水的試劑瓶導管一定要短進長出，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；
（2）①保持分液漏斗內氣體壓強與錐形瓶內氣體壓強相等，打開分液漏斗活塞時稀硫酸能順利滴下，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；
②滴定管的數值零刻度在上方，兩次的體積之差為測定的氫氣的體積（注意應保持干燥管與滴定管內液面等高），收集氫氣后滴定管內液面上升，讀數減小；
③氣體受溫度和壓強的影響較大，若要確定氣體的物質的量，必須知道實驗時的溫度和壓強．

解答 解：方案一：鋁與氫氧化鈉溶液反應生成偏鋁酸鈉與氫氣，反應方程式為2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑，
故答案為：2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑；
（1）含鎂為3%時，金屬鋁的含量最高，10.8g合金中鋁的質量為，10.8g×（1-3%）=10.8×97%g，則：
    2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑
    54g    2mol
10.8g×97%  V×10^-3L×4.0mol/L
所以54g：（10.8g×97%）=2mol：（V×10^-3L×4.0mol/L），解得：V=97，
故V（NaOH溶液）≥97mL，
故答案為：97；
（2）鎂上會附著偏鋁酸鈉等物質，未洗滌導致測定的鎂的質量偏大，鎂的質量分數偏高，
故答案為：偏高；
方案二：（1）裝置的組裝順序：合金與水反應，用排水量氣法測定氫氣的體積，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），
故答案為：E、D、G；
（2）①裝置中導管a的作用是：保持分液漏斗內氣體壓強與錐形瓶內氣體壓強相等，打開分液漏斗活塞時稀硫酸能順利滴下，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，
故答案為：保持分液漏斗內氣體壓強與錐形瓶內氣體壓強相等，打開分液漏斗活塞時稀硫酸能順利滴下，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；
②滴定管的數值零刻度在上方，兩次的體積之差為測定的氫氣的體積，收集氫氣后滴定管內液面讀數減小，所以測定氫氣的體積為V₁-V₂，
故答案為：V₁-V₂，
③由于氣體受溫度和壓強的影響較大，若要確定氣體的物質的量，必須知道實驗時的溫度和壓強，
故答案為：實驗時的溫度和壓強．

點評 本題考查物質含量的測定、對實驗原理與裝置的理解、實驗方案設計等，難度中等，理解實驗原理是解題的關鍵，是對知識的綜合考查，需要學生具有知識的基礎與綜合運用知識分析問題、解決問題的能力．