Question

某研究性学习小组为测定某含镁3％一5％的铝镁合金（不含其它元素）中镁的质量分数，设计了下列三种不同实验方案进行探究，请根据他们的设计回答有关问题。

【探究一】实验方案：将铝镁合金测定剩余固体质量。

问题讨论：

（1）实验中发生反应的化学方程式是                               。

（2）若实验中称取5.4g铝镁合金粉末样品，投入VmL2.0mol/L NaOH溶液中，充分反应。则NaOH溶液的体积V≥          mL。

（3）实验中，当铝镁合金充分反应后，在称量剩余固体质量前，还需进行的实验操作按顺序依次为    。

【探究二】实验方案：称量xg铝镁合金粉末，放在如图所示装置的惰性电热板上，通电使其充分灼烧。

问题讨论：

（4）欲计算Mg的质量分数，该实验中还需测定的数据是          。

（5）假设实验中测出该数据为yg，则原铝镁合金粉末中镁的质量分数为     （用含x、y代数式表示）。

[探究三]实验方案：镁铝合金测定生成气体的体积。

问题讨论：

（6）同学们拟选用下边的实验装置完成实验，你认为最简易的装置其连接顺序是：a接           。（填接口字母，仪器不一定全选。）

（7）同学们仔细分析（6）中连接的实验装置后，又设计了下左图所示的实验装置。

①装置中导管a的作用是                     。

②实验前后碱式滴定管中液面读数分别如上右图，则产生氢气的体积为     mL。

③与上左图装置相比，用（6）中连接的装置进行实验时，容易引起误差的原因是       （任写一点）。

Answer

(18分，每空2分)（1）2Al+2NaOH+2H2O＝2NaAlO2+3H2↑（2）97（3）过滤、洗涤、干燥固体

（4） 灼烧后固体的质量（5）（6） edg

（7）①使分液漏斗内气体压强与锥形瓶内气体压强相等，打开分液漏斗活塞时稀硫酸能顺利滴下

②16.00mL ③稀硫酸滴入锥形瓶中，即使不生成氢气，也会将瓶内空气排出，使所测氢气体积偏大；实验结束时，连接广口瓶和量筒的导管中有少量水存在，使所测氢气体积偏小。

【解析】

试题分析：（1）镁不与NaOH溶液反应，铝可以与NaOH溶液反应，反应的化学方程式为2Al+2NaOH+2H2O＝2NaAlO2+3H2↑。

（2）“含镁3％一5％的铝镁合金（不含其它元素）”，含Mg的最小质量为5.4×3%＝0.162g, 则含铝的质量： 5.4-0.162＝5.238g,n(Al)＝5.238÷27＝0.194mol,根据方程式可知，需要NaOH至少0.194mol，其溶液体积至少是97mL。

（3）实验中，当铝镁合金充分反应后，在称量剩余固体质量前，还需进行的实验操作按顺序依次为过滤、洗涤、干燥固体。

（4）Mg和铝分别生成MgO和Al2O3,所以要称量灼烧后固体的质量。

（5）设Mg为nmol,Al为m mol，则24n+27m＝x和40n+51m＝y，解得m(Mg)＝，则镁的质量分数为。

（6）只要能测量出水的体积，就可知道生成氢气的体积，所以最简单的装置连接就是让气体把水压入量筒中，进入量筒内水的体积就是氢气的体积。选edg即可。

（7）①导管a是利用连通器原理，目的是使分液漏斗内气体压强与锥形瓶内气体压强相等，打开分液漏斗活塞时稀硫酸能顺利滴下。

②利用前后的体积差即可得到产生氢气的体积为18.50-2.50＝16.00mL。

③稀硫酸滴入锥形瓶中，即使不生成氢气，也会将瓶内空气排出，使所测氢气体积偏大；实验结束时，连接广口瓶和量筒的导管中有少量水存在，使所测氢气体积偏小。

【考点定位】本题主要是考查物质含量测定实验方案的设计与评价。

【名师点晴】实验方案设计要求学生联系所学过的实验知识，实验技能以及实际条件，进行知识类比、迁移、重组。合理、周密地思考才能设计出正确的实验方案。思考问题的顺序：①思考完成实验的最佳途径：由原料到产品，制取方法不止一种，选择适当的实验途径、实验用品是实验成败的关键；②思考有关物质的制备、净化、吸收和存放等问题．例如，制取在空气中易水解的物质(如Al2S3、AlCl3、Mg3N2等)及易受潮的物质时，往往在装置的末端接一个干燥装置，以防止空气中水蒸气进入；③思考合理组装仪器．例如：涉及到气体的制备和处理时，实验的操作程序及装置的连接顺序应为：发生→除杂质→干燥→尾气处理；例如对于难溶于水且不与水反应的气体，往往借助其排出水的体积，用量筒或滴定管测定，从而确定气体的体积，常见装置图为：

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