【題目】某研究性學習小組為測定某含鎂3%~5%的鋁鎂合金(不含其他元素)中鎂的質(zhì)量分數(shù),設(shè)計了下列兩種不同實驗方案進行探究,請根據(jù)他們的設(shè)計回答有關(guān)問題。

[探究一]實驗方案:鋁鎂合金測定剩余固體質(zhì)量。

問題討論:

(1)實驗中發(fā)生反應的化學方程式是___________________

(2)若實驗中稱取5.4 g鋁鎂合金粉末樣品,投入V mL 2.0 mol/L NaOH溶液中,充分反應。則NaOH溶液的體積V≥________ mL。

(3)實驗中,當鋁鎂合金充分反應后,在稱量剩余固體質(zhì)量前,還需進行的實驗操作按順序依次為_________________________________________。

[探究二]實驗方案:稱量x g的鋁鎂合金粉末,放在如圖所示裝置的惰性電熱板上,通電使其充分灼燒。

問題討論:

(4)欲計算Mg的質(zhì)量分數(shù),該實驗中還需測定的數(shù)據(jù)_____________________。

(5)假設(shè)實驗中測出該數(shù)據(jù)為y g,則原鋁鎂合金粉末中鎂的質(zhì)量分數(shù)為________(用含x、y的代數(shù)式表示)。

【答案】 2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2 97 過濾、洗滌、干燥固體 灼燒后固體的質(zhì)量

【解析】(1)鋁與氫氧化鈉溶液反應生成偏鋁酸鈉與氫氣,反應方程式為2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑;

(2)含鎂為3%時,金屬鋁的含量最高,5.4g合金中鋁的質(zhì)量為,5.4g×(1-3%)=5.4×97%g,則:

2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2

54g 2mol

5.4g×97% V×10-3L×2.0mol/L

54g:(5.4g×97%)=2mol:(V×10-3L×2.0mol/L),解得:V=97,故V(NaOH溶液)≥97mL;

(3)反應后金屬鋁完全消耗,沒有反應的為金屬鎂,稱量金屬鎂之前需要經(jīng)過過濾、洗滌、干燥操作,然后再稱量固體質(zhì)量,從而計算出合金中鎂的含量;

(4)Mg、Al均與氧氣反應,生成金屬氧化物,則還需測定生成物的質(zhì)量;

(5)設(shè)xg鋁鎂合金粉末中含有n mol鎂、zmol鋁,則24n+27z=x①,再根據(jù)反應關(guān)系式:Mg~MgO、Al~Al2O3,最后得到了yg氧化物,據(jù)此列式為:40n+51z=y②,根據(jù)①②解得:z=(3y5x)/18mol,鋁的質(zhì)量為:27g/mol×(3y5x)/18mol=(9y15x)/2g,合金中鎂的質(zhì)量分數(shù)為。

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