Question

【題目】合金已成為飛機制造、化工生產等行業的重要材料．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）中鎂的質量分數，設計下列兩種不同實驗方案進行探究．填寫下列空白．
（1）【實驗方案一】將鋁鎂合金與足量NaOH溶液反應，測定剩余固體質量．實驗中發生反應的化學方程式是 【實驗步驟】
稱取5.4g鋁鎂合金粉末樣品，溶于VmL 2.0mol/LNaOH溶液中，充分反應．則NaOH溶液的體積V≥ ．
（2）過濾、洗滌、干燥、稱量固體．該步驟中若未洗滌固體，測得鎂的質量分數將（填“偏高”、“偏低”或“無影響”）．
（3）【實驗方案二】 將鋁鎂合金與足量稀硫酸溶液反應，測定生成氣體在通常狀況（約20℃，1.01105Pa）的體積．
【問題討論】
同學們擬選用圖1實驗裝置完成實驗：

①你認為最簡易的裝置其連接順序是：A接接接（填接口字母，可不填滿．）
②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． ．
③實驗結束時，在讀取測量實驗中生成氫氣的體積時，你認為合理的是 ．
A．待實驗裝置冷卻后再讀數
B．上下移動量筒F，使其中液面與廣口瓶中液面相平
C．上下移動量筒G，使其中液面與廣口瓶中液面相平
D．視線與凹液面的最低點水平，讀取量筒中水的體積
（4）仔細分析實驗裝置后，同學們經討論認為以下兩點會引起較大誤差：稀硫酸滴入錐形瓶中，即使不生成氫氣，也會將瓶內空氣排出，使所測氫氣體積偏大；實驗結束時，連接廣口瓶和量筒的導管中有少量水存在，使所測氫氣體積偏小．于是他們設計了圖2所示的實驗裝置． ①裝置中導管a的作用是 ．
②實驗前后堿式滴定管中液面讀數分別為V1mL、V2mL．則產生氫氣的體積為mL．

Answer 1

【答案】
（1）2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑；97mL
（2）偏高
（3）E；D；G；鎂、鋁與稀硫酸反應放熱且生成氣體，使錐形瓶中氣體壓強變大；ACD
（4）保持分液漏斗內氣體壓強與錐形瓶內氣體壓強相等，打開分液漏斗活塞時稀硫酸能順利滴下，滴入錐形瓶的稀硫酸體積等于進入分液漏斗的氣體體積，從而消除由于加入稀硫酸引起的氫氣體積誤差；V1﹣V2
【解析】解：方案一：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↑； 所以答案是：2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑；（1）含鎂為3%時，金屬鋁的含量最高，5.4g合金中鋁的質量為，5.4g×（1﹣3%）=5.4×97%g，則：

2Al +	2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑
54g	2mol
5.4g×97%g	V×10﹣3L×2.0mol/L

所以54g：（5.4g×97%g）=2mol：（V×10﹣3L×2.0mol/L），解得：V=97，故V（NaOH溶液）≥97mL；
所以答案是：97mL；（2）鎂上會附著偏鋁酸鈉等物質，未洗滌導致測定的鎂的質量偏大，鎂的質量分數偏高，所以答案是：偏高；
方案二：（1）①裝置的組裝順序：合金與水反應，用排水量氣法測定氫氣的體積，其中盛水的試劑瓶導管一定要短進長出，利用增大壓強原理將水排出，量筒中水的體積就是生成氫氣的體積，量筒內導管應伸入量筒底部，故連接順序為：（A）接（E）（D）接（G）；
所以答案是：E；D；G；
②鎂、鋁與稀硫酸反應放熱且生成氣體，使錐形瓶中氣體壓強變大，導致硫酸不能順利滴入錐形瓶；
所以答案是：鎂、鋁與稀硫酸反應放熱且生成氣體，使錐形瓶中氣體壓強變大；
③反應放熱導致氫氣的溫度偏高，故應冷卻后再進行讀取氫氣的體積，讀取實驗中生成氫氣的體積時上下移動量筒，使其中液面與廣口瓶中液面相平，視線與凹液面的最低點水平讀取氫氣的體積；
故選ACD；（2）①裝置中導管a的作用是：保持分液漏斗內氣體壓強與錐形瓶內氣體壓強相等，打開分液漏斗活塞時稀硫酸能順利滴下，滴入錐形瓶的稀硫酸體積等于進入分液漏斗的氣體體積，從而消除由于加入稀硫酸引起的氫氣體積誤差；
所以答案是：保持分液漏斗內氣體壓強與錐形瓶內氣體壓強相等，打開分液漏斗活塞時稀硫酸能順利滴下，滴入錐形瓶的稀硫酸體積等于進入分液漏斗的氣體體積，從而消除由于加入稀硫酸引起的氫氣體積誤差；
②滴定管的數值零刻度在上方，兩次的體積之差為測定的氫氣的體積，收集氫氣后滴定管內液面讀數減小，故測定氫氣的體積為V1﹣V2；
所以答案是：V1﹣V2 ．