Question

11．運用鋁及其化合物有關知識，回答下列問題：
（1）如圖1四個圖中，橫坐標表示加入的物質的量，縱坐標表示生成沉淀的量，從A～D中選擇符合各題要求的序號填入表

溶液	加入的物質	答案序號
AlCl3溶液	通入過量的NH3	①
含少量NaOH的NaAlO2溶液	通過量的CO2	②
NaAlO2溶液	滴加稀H2SO4至過量	③
MgCl2和AlCl3的混合液	滴加NaOH溶液至過量	④

（2）測定某鎂鋁合金中鋁含量的實驗裝置圖如圖2（夾持儀器略）．
實驗步驟：
步驟1：連接裝置并檢查裝置氣密性；
步驟2：稱取mg鎂鋁合金樣品置于燒瓶中，在分液漏斗中盛放足量的溶液X；
步驟3：打開分液漏斗活塞b，使反應進行，待不再產生氣泡時關閉活塞b；
步驟4：待裝置冷卻后，調平量筒與水槽的液面，讀取氣體體積為xmL（折合成標準狀況下干燥氣體的體積）．
①測定氫氣體積的裝置選擇A（填A或B）
②為了使合金中的鋁與X反應，而Mg不反應，X應選用NaOH（填化學式），反應的離子方程式為2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑．③計算合金中鋁的質量分數為$\frac{54x}{67.2m×1{0}^{3}}$（用m，x的代數式表示）．

Answer 1

分析 （1）①氯化鋁中加入氨水生成氫氧化鋁沉淀，沉淀不能溶解在過量氨水中；
②NaOH和NaAlO₂的混合溶液中通入二氧化碳，先發生氫氧化鈉與二氧化碳的反應，不生成沉淀，再發生NaAlO₂與二氧化碳反應，生成沉淀；
③NaAlO₂溶液中加入稀鹽酸，先生成氫氧化鋁沉淀，后沉淀溶解，根據方程式判斷前后兩部分兩部分消耗的鹽酸體積；
④MgCl₂和AlCl₃混合溶液中滴加NaOH溶液生成兩種沉淀，然后氫氧化鋁與堿反應使沉淀的量減少，但不會完全溶解；
（2）①測定生成氫氣的體積，可利用排水法收集氫氣，并通過測定排出水的體積確定生成氫氣的體積；
②為了使合金中的鋁與氫氧化鈉反應，而氫氧化鈉與Mg不反應，反應的離子方程式為：2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑；
③根據反應方程式2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑，來計算鋁的質量，結合w%=$\frac{鋁的質量}{合金的質量}×100%$．

解答 解：（1）①氯化鋁中加入氨水生成氫氧化鋁沉淀，沉淀不能溶解在過量氨水中，發生的反應為Al³⁺+3OH^-═Al（OH）₃↓，故圖象C符合；
②NaOH和NaAlO₂的混合溶液中通入二氧化碳，先發生反應2NaOH+CO₂═Na₂CO₃+2H₂O，開始不產生沉淀，NaOH溶液完畢，再發生2NaAlO₂+CO₂+3H₂O=2Al（OH）₃↓+Na₂CO₃，生成沉淀，故圖象D符合；
③NaAlO₂溶液中加入稀鹽酸，發生反應NaAlO₂+HCl+H₂O=Al（OH）₃↓+NaCl，生成氫氧化鋁沉淀，NaAlO₂反應完畢后，發生反應，Al（OH）₃+3HCl=AlCl₃+3H₂O，氫氧化鋁溶解，前后兩部分消耗的鹽酸體積為1：3，故圖象B符合；
④MgCl₂和AlCl₃混合溶液中滴加NaOH溶液發生Al³⁺+3OH^-═Al（OH）₃↓、Mg²⁺+2OH^-═Mg（OH）₂↓生成兩種沉淀，然后發生Al（OH）₃+NaOH═NaAlO₂+2H₂O，沉淀量減少但不會完全溶解，故圖象A符合；
故答案為：①：C；②：D；③：B；④：A；
（2）①測定生成氫氣的體積，可利用排水法收集氫氣，并通過測定排出水的體積確定生成氫氣的體積，故選：A；
②為了使合金中的鋁與氫氧化鈉反應，而氫氧化鈉與Mg不反應，反應的離子方程式為：2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑，故答案為：NaOH；2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑；
③根據反應方程式：2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑，
                 54g               3×22.4×10³
                 m（Al）               x
所以$\frac{54g}{m（Al）}=\frac{3×22.4×1{0}^{3}}{x}$，所以m（Al）=$\frac{54x}{67.2×1{0}^{3}}$，w%=$\frac{鋁的質量}{合金的質量}×100%$=$\frac{\frac{54x}{67.2×1{0}^{3}}}{m}×100%$=$\frac{54x}{67.2m×1{0}^{3}}$，故答案為：$\frac{54x}{67.2m×1{0}^{3}}$．

點評 本題以圖象顯示考查化學反應和相關計算型實驗的考查，難度中等，明確發生的化學反應是解答的關鍵，注意圖象中前后兩部分的比例關系．