鋁鎂合金已成為飛機制造、化工生產(chǎn)等行業(yè)的重要材料.研究性學習小組的同學,為測定某含鎂3%~5%的鋁鎂合金(不含其它元素)中鎂的質(zhì)量分數(shù),設計下列兩種不同實驗方案進行探究.填寫下列空白.

[方案一]將鋁鎂合金與足量NaOH溶液反應(已知2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑,而鎂不與氫氧化鈉溶液反應),測定剩余固體質(zhì)量.
(1)稱取5.4g鋁鎂合金粉末樣品,溶于m g 質(zhì)量分數(shù)為8%的NaOH溶液中.為保證合金反應完全,則NaOH溶液的體積V≧______.(假設NaOH溶液的密度為1g/mL)實驗室取一定量液體一般用量筒,圖1中______(填序號)是量筒的一部分,其讀數(shù)為______mL.在量取液體體積時,量筒必須放平,視線要與量筒內(nèi)的液體______保持水平,再讀出液體體積數(shù).
(2)過濾、洗滌、干燥、稱量固體.該步驟中若未洗滌固體,測得鎂的質(zhì)量分數(shù)將______ (填“偏高”、“偏低”或“無影響”).
[方案二]他們設計了圖2所示的實驗裝置.在分液漏斗中加入稀硫酸,用稀硫酸和鋁鎂合金反應.
(1)裝置的氣密性如何檢查______;
(2)裝置中導管a的作用是______和______.
(3)裝置中有刻度的長管叫堿式滴定管,其刻度示意圖如方案一第(1)題圖中③所示.若實驗前后堿式滴定管中液面讀數(shù)分別為V1 mL、V2 mL.則產(chǎn)生氫氣的體積為______mL.
(4)寫出發(fā)生反應的化學方程式______.
[反思]:實驗開始時,先打開分液漏斗上口的玻璃塞,再輕輕打開其活塞,一會兒后稀硫酸也不能順利滴入錐形瓶.請你幫助分析原因______.
(5)若測得鎂鋁合金中鎂的質(zhì)量分數(shù)為4%,現(xiàn)取n克鎂鋁合金,投入到足量的質(zhì)量分數(shù)為9.8%的稀硫酸溶液中,共收集得到氫氣0.8克,則消耗的稀硫酸是______克,該合金的質(zhì)量n為______.
【答案】分析:[方案一](1)根據(jù)鎂的質(zhì)量分數(shù)推求鋁的質(zhì)量分數(shù),根據(jù)鋁的最大質(zhì)量求出所需氫氧化鈉溶液的體積.根據(jù)量筒的特點選擇量筒
(2)根據(jù)分離鎂的操作過程分析誤差
[方案二](1)根據(jù)裝置的氣密性檢查方法分析
(2)根據(jù)裝置的特點分析導管a的作用
(3)根據(jù)堿式滴定管中液面示數(shù)分析
(4)根據(jù)書寫方程式的原則書寫
(5)根據(jù)氫氣的質(zhì)量求出合金總質(zhì)量.
解答:解:[方案一](1)鎂鋁合金中鎂占3%~5%,所以鋁占95%~97%,當鋁含量為97%時用的氫氧化鈉最多
設氫氧化鈉的體積最少為x
2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2 +3H2
54           80
5.4g×97%   x×1g/mL×8%

x=97mL
量筒的最小刻度在下方,沒有0刻度,故選②;讀數(shù)為2.6mL;讀數(shù)時視線要與量筒內(nèi)的液體 凹液面最低處保持水平.
(2)過濾、洗滌、干燥、稱量固體.若未洗滌固體,鎂表面混有偏鋁酸鈉固體,則鎂的質(zhì)量偏大,鎂的質(zhì)量分數(shù)將偏高;
[方案二](1)檢查裝置氣密性時,先連接好裝置,從堿式滴定管加水,若滴定管中的液面和左邊干燥管中的液面有穩(wěn)定的高度差,則裝置不漏氣
(2)裝置中導管a可保持錐形瓶和分液漏斗間的壓強恒定,使稀硫酸能順利滴下,和消除因稀硫酸的滴入引起的體積誤差.
(3)實驗前后堿式滴定管中液面讀數(shù)分別為V1 mL、V2 mL.則產(chǎn)生氫氣的體積為 V1-V2mL.
(4)鎂與硫酸反應生成硫酸鎂和氫氣,鋁與硫酸反應生成硫酸鋁和氫氣,化學方程式為Mg+H2SO4 ═MgSO4+H2↑ 2Al+3H2SO4 ═Al2(SO43+3H2
(5)根據(jù)元素質(zhì)量守恒,生成氫氣的質(zhì)量即為硫酸中氫元素的質(zhì)量,因此硫酸中氫元素質(zhì)量為0.8g,硫酸質(zhì)量為
=39.2g,稀硫酸的質(zhì)量為=400g;
設鎂與硫酸反應生成氫氣的質(zhì)量為y,則鋁與硫酸反應生成氫氣的質(zhì)量為0.8g-y
Mg+H2SO4 ═MgSO4 +H2
24                    2
n×4%                y
  n=300y
2Al+3H2SO4 ═Al2(SO43+3H2
54                      6
300y×96%              0.8g-y

y=0.024g
n=300×0.024g=7.3g
故答案為:【方案一】(1)97mL  ②2.6 (2)偏高
【方案二】(1)連接好裝置,從堿式滴定管加水,若滴定管中的液面和左邊干燥管中的液面有穩(wěn)定的高度差,則裝置不漏氣.
(2)保持錐形瓶和分液漏斗間的壓強恒定,使稀硫酸能順利滴下 消除因稀硫酸的滴入引起的體積誤差
(3)V1-V2
(4)Mg+H2SO4 ═MgSO4+H2↑  2Al+3H2SO4 ═Al2(SO43+3H2↑  錐形瓶內(nèi)生成的氫氣使瓶內(nèi)壓強增大
(5)400 7.3g
點評:本題考查與實驗相結合的化學方程式的計算,分析裝置特點,明確反應原理是解題關鍵.
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[方案一]將鋁鎂合金與足量NaOH溶液反應(已知2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑,而鎂不與氫氧化鈉溶液反應),測定剩余固體質(zhì)量.
(1)稱取5.4g鋁鎂合金粉末樣品,溶于m g 質(zhì)量分數(shù)為8%的NaOH溶液中.為保證合金反應完全,則NaOH溶液的體積V≧
97mL
97mL
.(假設NaOH溶液的密度為1g/mL)實驗室取一定量液體一般用量筒,圖1中
(填序號)是量筒的一部分,其讀數(shù)為
2.6
2.6
mL.在量取液體體積時,量筒必須放平,視線要與量筒內(nèi)的液體
凹液面最低處
凹液面最低處
保持水平,再讀出液體體積數(shù).
(2)過濾、洗滌、干燥、稱量固體.該步驟中若未洗滌固體,測得鎂的質(zhì)量分數(shù)將
偏高
偏高
 (填“偏高”、“偏低”或“無影響”).
[方案二]他們設計了圖2所示的實驗裝置.在分液漏斗中加入稀硫酸,用稀硫酸和鋁鎂合金反應.
(1)裝置的氣密性如何檢查
連接好裝置,從堿式滴定管加水,若滴定管中的液面和左邊干燥管中的液面有穩(wěn)定的高度差,則裝置不漏氣.
連接好裝置,從堿式滴定管加水,若滴定管中的液面和左邊干燥管中的液面有穩(wěn)定的高度差,則裝置不漏氣.
;
(2)裝置中導管a的作用是
保持錐形瓶和分液漏斗間的壓強恒定,使稀硫酸能順利滴下
保持錐形瓶和分液漏斗間的壓強恒定,使稀硫酸能順利滴下
消除因稀硫酸的滴入引起的體積誤差
消除因稀硫酸的滴入引起的體積誤差

(3)裝置中有刻度的長管叫堿式滴定管,其刻度示意圖如方案一第(1)題圖中③所示.若實驗前后堿式滴定管中液面讀數(shù)分別為V1 mL、V2 mL.則產(chǎn)生氫氣的體積為
V1-V2 
V1-V2 
mL.
(4)寫出發(fā)生反應的化學方程式
Mg+H2SO4 ═MgSO4+H2↑ 2Al+3H2SO4 ═Al2(SO43+3H2
Mg+H2SO4 ═MgSO4+H2↑ 2Al+3H2SO4 ═Al2(SO43+3H2

[反思]:實驗開始時,先打開分液漏斗上口的玻璃塞,再輕輕打開其活塞,一會兒后稀硫酸也不能順利滴入錐形瓶.請你幫助分析原因
錐形瓶內(nèi)生成的氫氣使瓶內(nèi)壓強增大
錐形瓶內(nèi)生成的氫氣使瓶內(nèi)壓強增大

(5)若測得鎂鋁合金中鎂的質(zhì)量分數(shù)為4%,現(xiàn)取n克鎂鋁合金,投入到足量的質(zhì)量分數(shù)為9.8%的稀硫酸溶液中,共收集得到氫氣0.8克,則消耗的稀硫酸是
400
400
克,該合金的質(zhì)量n為
7.3
7.3

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(2)過濾、洗滌、干燥、稱量固體.該步驟中若未洗滌固體,測得鎂的質(zhì)量分數(shù)將______ (填“偏高”、“偏低”或“無影響”).
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(1)裝置的氣密性如何檢查______;
(2)裝置中導管a的作用是______和______.
(3)裝置中有刻度的長管叫堿式滴定管,其刻度示意圖如方案一第(1)題圖中③所示.若實驗前后堿式滴定管中液面讀數(shù)分別為V1 mL、V2 mL.則產(chǎn)生氫氣的體積為______mL.
(4)寫出發(fā)生反應的化學方程式______.
[反思]:實驗開始時,先打開分液漏斗上口的玻璃塞,再輕輕打開其活塞,一會兒后稀硫酸也不能順利滴入錐形瓶.請你幫助分析原因______.
(5)若測得鎂鋁合金中鎂的質(zhì)量分數(shù)為4%,現(xiàn)取n克鎂鋁合金,投入到足量的質(zhì)量分數(shù)為9.8%的稀硫酸溶液中,共收集得到氫氣0.8克,則消耗的稀硫酸是______克,該合金的質(zhì)量n為______.

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