Question

19．鎂鋁合金用途很廣泛，比如用作手機機身，我校課外活動小組欲對某一品牌手機機身的鋁鎂合金進行研究，測定其中鋁的質量分數．
I．他們利用鹽酸、氫氧化鈉溶液設計下列實驗方案：
方案：鋁鎂合金$\stackrel{過量鹽酸}{→}$ 溶液$→_{③}^{過量NaOH溶液}$$→_{④}^{過濾、洗滌、燒灼、冷卻}$稱量灼燒產物的質量．
（1）鎂鋁合金的硬度比金屬鋁的硬度大（選填：大、小）．
（2）若實驗中需要240mL0.6mol/L鹽酸，配制時需要量取密度為1.2g/mL 質量分數為36.5%濃鹽酸的體積為
12.5mL，所需的玻璃儀器有：燒杯、玻璃棒、量筒、250ml容量瓶、膠頭滴管．
（3）用該方案進行實驗時，除了稱量灼燒產物的質量外，還需稱量的是合金樣品的質量．
II．拓展研究：在向鋁鎂合金溶于鹽酸后的溶液中加入過量NaOH溶液時，生成沉淀的質量與加入NaOH溶液體積的關系可用數軸關系表示：

（3）當加入60～70ml氫氧化鈉溶液時，請寫出發生的離子方程式Al（OH）₃+2OH^-=2 AlO₂^-+H₂O．
（4）請判斷，根據上圖數軸中的數據能否求出合金中鋁的質量分數？能（選填“能”或“不能”）．
下列①②兩題選一題作答．
①若不能求出合金中鋁的質量分數，請說明理由空．
②若能求出合金中鋁的質量分數，則鋁的質量分數為52.94%．

Answer 1

分析 I．（1）合金硬度大于各成分；
（2）物質的量濃度C=$\frac{1000ρw}{M}$mol/L；根據稀釋前后鹽酸的物質的量不變計算需要濃鹽酸體積；選取容量瓶規格應該等于或稍大于配制溶液體積；
（3）根據題中流程可知，測定合金樣品中鋁的質量分數，還需要稱量合金樣品的質量；
II．（3）當加入60～70ml氫氧化鈉溶液時，沉淀的質量減小，是氫氧化鋁與氫氧化鈉發生反應生成了偏鋁酸鈉，據此書寫離子方程式；
（4）加入NaOH溶液50mL～60mL為Al（OH）₃與NaOH的反應，可計算Al³⁺的物質的量，則加入NaOH溶液10mL～50mL為Al³⁺和Mg²⁺消耗的體積，根據方程式Mg²⁺+2OH^-=Mg（OH）₂↓、Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃↓可知Al和Mg的物質的量之比，進而可計算鎂的質量分數．

解答 解：I．（1）鎂鋁合金的硬度比金屬鋁的硬度大，故答案為：大；
（2）物質的量濃度C=$\frac{1000ρw}{M}$mol/L=$\frac{1000×1.2×36.5%}{36.5}$=12mol/L，
稀釋前后鹽酸的物質的量不變，濃鹽酸體積=$\frac{0.6mol/L×0.25l}{12mol/L}$=0.0125L=12.5ml；選取容量瓶規格應該等于或稍大于配制溶液體積，實驗室沒有240mL容量瓶，有250mL容量瓶，所以應該選取250mL容量瓶，所需的玻璃儀器有：燒杯、玻璃棒、量筒、250mL容量瓶、膠頭滴管，
故答案為：12.5；250mL容量瓶、膠頭滴管；
（3）灼燒得到的是氧化鎂，所以要計算合金中鎂的質量分數，還需要稱量合金樣品的質量，
故答案為：合金樣品的質量；
II．（3）當加入60～70ml氫氧化鈉溶液時，沉淀的質量減小，是氫氧化鋁與氫氧化鈉發生反應生成了偏鋁酸鈉，反應的離子方程式為：Al（OH）₃+2OH^-=2 AlO₂^-+H₂O，
故答案為：Al（OH）₃+2OH^-=2 AlO₂^-+H₂O；
（4）①空；
②根據數軸可知，溶解氫氧化鋁消耗的氫氧化鈉溶液是70ml-60ml=10ml，則生成氫氧化鋁消耗的氫氧化鈉溶液體積應該是30ml，所以生成氫氧化鎂消耗的氫氧化鈉溶液體積是60ml-10ml-30ml=20ml，則根據方程式Mg²⁺+2OH^-=Mg（OH）₂↓、Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃↓可知Al和Mg的物質的量之比是1：1的，則鋁的質量分數是$\frac{27}{27+24}$×100%=52.94%，
故答案為：能；52.94%．

點評 本題考查鎂鋁合金中鎂質量分數測定探究實驗的有關判斷，是高考中的常見題型，屬于中等難度的試題，試題綜合性強，在注重對基礎知識鞏固和訓練的同時，側重對學生能力的培養和解題方法的指導與訓練，有利于培養學生規范嚴謹的實驗設計能力以及評價能力．