Question

20．鋁鎂合金現已成為機械制造、化工生產等行業的重要原料．現有一塊鋁鎂合金，欲測定其中鎂的質量分數，三位同學分別稱取3.9g樣品，并設計了不同的實驗方案：
甲：鋁鎂合金$\stackrel{鹽酸}{→}$測得生成氣體的體積VmL（已折算成標準狀況）
乙：鋁鎂合金$\stackrel{試劑}{→}$測得剩余固體的質量ag
丙：鋁鎂合金$\stackrel{鹽酸}{→}$溶液$→_{溶液}^{過量NaOH}$測得沉淀的質量2.9g
（1）寫出實驗設計甲有關反應的離子方程式：2Al+6H⁺═2Al³⁺+3H₂↑、Mg+2H⁺═Mg²⁺+H₂↑該方案能否測定出鎂的質量分數？能（填“能”或“不能”）
（2）實驗設計乙所加入的試劑是NaOH溶液，測得的鎂的質量分數為$\frac{100a}{3.9}$%（用含a代數式表示）
（3）實驗設計丙，加過量的NaOH溶液充分反應后，經過濾（填一種分離方法）、洗滌、烘干沉淀等操作，測得沉淀的質量為2.9g，則鎂的質量分數為（保留小數點后一位小數）30.8%；如果未洗滌沉淀，測得鎂的質量分數將偏大（填“偏大”、“偏小”或“無影響”）．

Answer 1

分析 （1）鋁與鹽酸反應生成氯化鋁與氫氣，鎂與鹽酸反應生成氯化鎂與氫氣；
令合金中Mg、Al的物質的量分別為xmol、ymol，用x、y表示出各自生成的氫氣，利用二者質量之和為3.9g，列方程可以計算出x、y的值，可以測量測定出鎂的質量分數．
（2）鋁與氫氧化鈉反應溶解，鎂不能與氫氧化鈉反應，故可以加入氫氧化鈉溶液，剩余的固體為Mg，Mg的質量除以總質量可得合金中Mg的質量分數．
（3）由轉化關系可知，最后的沉淀是氫氧化鎂，分離固體與溶液常用的分離方法是過濾；
根據氫氧化鎂的質量計算合金中Mg的質量，再利用質量分數的定義計算合金中Mg的質量分數；
未洗滌沉淀，氫氧化鎂沉淀附著其它物質，使測定的氫氧化鎂的質量增大，導致測定合金中Mg的質量增大．

解答 解：（1）鋁與鹽酸反應生成氯化鋁與氫氣，反應離子方程式為2Al+6H⁺═2Al³⁺+3H₂↑，鎂與鹽酸反應生成氯化鎂與氫氣，反應離子方程式為Mg+2H⁺═Mg²⁺+H₂↑；
令合金中Mg、Al的物質的量分別為xmol、ymol，用x、y表示出各自生成的氫氣，利用二者質量之和為3.9g，列方程可以計算出x、y的值，可以測量測定出鎂的質量分數，
故答案為：2Al+6H⁺═2Al³⁺+3H₂↑、Mg+2H⁺═Mg²⁺+H₂↑；能；
（2）鋁與氫氧化鈉反應溶解，鎂不能與氫氧化鈉反應，故可以加入氫氧化鈉溶液，剩余的固體為Mg，故得合金中Mg的質量分數為$\frac{ag}{3.9g}$×100%=$\frac{100a}{3.9}$%，
故答案為：NaOH溶液；$\frac{100a}{3.9}$%；
（3）由轉化關系可知，最后的沉淀是氫氧化鎂，分離固體與溶液常用的分離方法是過濾；
氫氧化鎂的質量是2.9g，根據鎂元素守恒可知合金中Mg的質量為2.9g×$\frac{24}{58}$=1.2g，所以合金中Mg的質量分數為$\frac{1.2g}{3.9g}$×100%=30.8%；
未洗滌沉淀，氫氧化鎂沉淀附著其它物質，使測定的氫氧化鎂的質量增大，導致測定合金中Mg的質量增大，測定的合金中鎂的質量分數偏大，
故答案為：過濾；30.8%；偏大．

點評 本題考查鎂和鋁的化學性質、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．