Question

含鎂3%～5%的鋁鎂合金，現已成為輪船制造、化工生產、機械制造等行業的重要原材料．現有一塊已知質量的鋁鎂合金，欲測定其中鎂的質量分數，幾位同學設計了不同的實驗方案．
實驗設計1：
鋁鎂合金

足量鹽酸

測定生成氣體的體積
實驗設計2：
鋁鎂合金

足量鹽酸

充分反應后測定剩余固體的質量
實驗設計3：
鋁鎂合金

足量鹽酸

溶液

過量NaOH溶液

測定沉淀的質量
（1）上述實驗方案中，各發生了哪些化學反應？請嘗試寫出有關反應的化學方程式．這些反應體現了鋁、鎂單質的哪些性質？
（2）上述各實驗方案能否測出合金中鎂的質量分數？

Answer 1

考點：化學實驗方案的評價,探究物質的組成或測量物質的含量

專題：實驗評價題

分析：（1）實驗設計1、鎂和鋁與酸反應生成的氫氣；
實驗設計2、鋁與氫氧化鈉溶液反應生成的氫氣；
實驗設計3、鎂鋁和鹽酸反應生成氯化鎂和氯化鋁，加入過量氫氧化鈉溶液，生成沉淀是氫氧化鎂的質量，氫氧化鋁溶于過量的氫氧化鈉溶液；
（2）實驗設計1：Mg、Al均與鹽酸反應，生成H₂，體現還原性，根據合金的質量和氫氣的體積可求出鎂的質量分數；
實驗設計2：只有鋁與氫氧化鈉溶液反應，生成氫氣，體現還原性，根據剩余固體質量可求出Mg的質量分數；
實驗設計3：Mg、Al與鹽酸反應后，再加入過量NaOH溶液，Mg²⁺生成Mg（OH）₂沉淀，Al³⁺生成NaAlO₂溶液，根據Mg（OH）₂沉淀的質量，可求出鎂的質量分數．

解答： 解：（1）實驗設計1、鎂和鋁與酸反應生成的氫氣，反應的離子方程式為：Mg+2HCl═MgCl₂+H₂↑、2Al+6HCl═2AlCl₃+3H₂↑；
實驗設計2、鋁與氫氧化鈉溶液反應生成的氫氣，反應的離子方程式為：2Al+2NaOH+2H₂O═2NaAlO₂+3H₂↑；
實驗設計3、鎂鋁和鹽酸反應生成氯化鎂和氯化鋁，加入過量氫氧化鈉溶液，生成沉淀是氫氧化鎂的質量，氫氧化鋁溶于過量的氫氧化鈉溶液，反應的化學方程式為：Mg+2HCl═MgCl₂+H₂↑、2Al+6HCl═2AlCl₃+3H₂↑、MgCl₂+2NaOH═2NaCl+Mg（OH）₂↓、AlCl₃+4NaOH═NaAlO₂+3NaCl+2H₂O；
答：Mg+2HCl═MgCl₂+H₂↑、2Al+6HCl═2AlCl₃+3H₂↑、2Al+2NaOH+2H₂O═2NaAlO₂+3H₂↑、MgCl₂+2NaOH═2NaCl+Mg（OH）₂↓、
AlCl₃+4NaOH═NaAlO₂+3NaCl+2H₂O；
（2）實驗設計1：Mg、Al均與鹽酸反應，生成H₂，體現還原性，根據合金的質量和氫氣的體積可求出鎂的質量分數；
實驗設計2：只有鋁與氫氧化鈉溶液反應，生成氫氣，體現還原性，根據剩余固體質量可求出Mg的質量分數；
實驗設計3：Mg、Al與鹽酸反應后，再加入過量NaOH溶液，Mg²⁺生成Mg（OH）₂沉淀，Al³⁺生成NaAlO₂溶液，根據Mg（OH）₂沉淀的質量，可求出鎂的質量分數．
答：上述三個方案都可測出鎂的質量分數．

點評：本題考查化學實驗方案的評價，涉及鎂和鋁的化學性質、化學實驗方案的設計，物質含量測定、化學計算等，難度中等，掌握鎂和鋁的化學性質是解題的關鍵．