铝镁合金已成为飞机制造、化工生产等行业的重要材料。研究性学习

铝镁合金已成为飞机制造、化工生产等行业的重要材料。研究性学习小组的同学，为测定某含镁3％-5％的铝镁合金（不含其它元素）中镁的质量分数，设计下列两种不同实验方案进行探究。填写下列空白。

【方案一】

〖实验方案〗将铝镁合金与足量NaOH溶液反应，测定剩余固体质量。

〖实验步骤〗

（1）称取5.4g铝镁合金粉末样品，溶于V mL 2.0 mol/L NaOH溶液中。为使其反应完全，则NaOH溶液的体积V ≥               。

（2）过滤、洗涤、干燥、称量固体。该步骤中若未洗涤固体，测得镁的质量分数将

          (填“偏高”、“偏低”或“无影响”)。

【方案二】

〖实验方案〗将铝镁合金与足量稀硫酸溶液反应，测定生成气体在通常状况（约20℃，1.0110⁵Pa）的体积。

〖问题讨论〗（1）同学们拟选用下列实验装置完成实验：

①你认为最简易的装置其连接顺序是：A接（   ）（   ）接（   ）（   ）接（   ）（填接口字母，可不填满。）

②实验开始时，先打开分液漏斗上口的玻璃塞，再轻轻打开其活塞，一会儿后稀硫酸也不能顺利滴入锥形瓶。请你帮助分析原因                                  。

③实验结束时，在读取测量实验中生成氢气的体积时，你认为合理的是           。

A．待实验装置冷却后再读数

B．上下移动量筒F，使其中液面与广口瓶中液面相平

C．上下移动量筒G，使其中液面与广口瓶中液面相平

D．视线与液体的凹面相平读取量筒中水的体积

（2）仔细分析实验装置后，同学们经讨论认为以下两点会引起较大误差：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。于是他们设计了下图所示的实验装置。

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为V₁ mL、V₂ mL。则产生氢气的体积为__________mL。

【答案】【方案一】（1）97mL（2）偏高

【方案二】（1）①EDG   ②锌与稀硫酸反应放热且生成气体，使锥形瓶中的气体压强变大    ③ACD

（2）①平衡气压，使稀硫酸能顺利滴下；滴入锥形瓶的稀硫酸体积等于进入分液漏斗的气体体积，从而消除由于加入稀硫酸引起的氢气体积误差。②V₁-V₂

【解析】

试题分析：【方案一】（1）5.4g的镁铝合金中镁的质量分数最小时为3%，此时Al的质量最大是5.4-5.4×3%=5.238g，需要氢氧化钠的物质的量是5.238g/27g/mol=0.194mol，则至少需要2.0 mol/L NaOH溶液的体积是0.097L即97mL，则V≥97mL；

（2）镁不与氢氧化钠溶液反应，所以得到的固体是镁，若未洗涤，镁上会附着有偏铝酸钠，则会使镁的质量偏大，测得镁的质量分数将偏高；

【方案二】（1）①该方案用排水量气法收集生成的氢气，所以最简易的装置是将生成的氢气通入盛满水的广口瓶中，用排出水的体积计算产生氢气的体积，其中盛水的试剂瓶导管一定要短进长出，利用增大压强原理将水排出，量筒中水的体积就是生成氢气的体积，量筒内导管应伸入量筒底部，故连接顺序为：（A）接（E）（D）接（G）；

②因为该过程中有氢气产生，且同时该反应是放热反应，使锥形瓶中的气体压强变大，稀硫酸不能滴下；

③该反应放热，所以需要冷却到室温再读数，同时上下移动量筒G，使其中液面与广口瓶中液面相平，保持广口瓶内的压强与外界大气压相等，视线与液体的凹面相平读取量筒中水的体积，这样测得的体积才是该条件下的氢气的体积，答案选ACD；

（2）①导管a相当于一个连通器，作用是平衡气压，使稀硫酸能顺利滴下；同时滴入锥形瓶的稀硫酸体积等于进入分液漏斗的气体体积，从而消除由于加入稀硫酸引起的氢气体积误差。

②滴定管的刻度从上到下逐渐增大，且随着氢气的排出，滴定管内的液面逐渐升高，所以V₂<V₁，因此才是的氢气的体积是V₁-V₂。

考点：考查混合物的计算，实验的设计与评价