Question

11．含鎂3%～5%的鋁鎂合金，現(xiàn)已成為輪船、化工、機(jī)械制造等行業(yè)的重要原材料．現(xiàn)有一塊已知質(zhì)量的鋁鎂合金，欲測(cè)定其中鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，幾位同學(xué)設(shè)計(jì)了不同的實(shí)驗(yàn)方案．
實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)1：鋁鎂合金$\stackrel{NaOH溶液}{→}$ 測(cè)定生成氣體的體積（標(biāo)準(zhǔn)狀況）
實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)2：鋁鎂合金$\stackrel{鹽酸}{→}$ 測(cè)定生成氣體的體積（標(biāo)準(zhǔn)狀況）
實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)3：鎂鋁合金$\stackrel{鹽酸}{→}$ $\stackrel{過(guò)量NaOH溶液}{→}$ 過(guò)濾，測(cè)定沉淀的質(zhì)量
回答下列問(wèn)題：
（1）寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)2方案中有關(guān)單質(zhì)鋁的化學(xué)反應(yīng)方程式2Al+6HCl=2AlCl₃+3H₂↑；
（2）若按實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)3進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，將m g鎂鋁合金，溶于過(guò)量鹽酸中，再加入過(guò)量的NaOH溶液，可得到白色沉淀；將此沉淀洗凈、干燥后，稱(chēng)得質(zhì)量為w g．求合金中鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)$\frac{12w}{29m}$×100%；
（3）下列各實(shí)驗(yàn)方案中，能測(cè)出合金中鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的是D．
A..實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)1   B．實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)2   C．實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)3    D．都可以．

Answer 1

分析 實(shí)驗(yàn)方案1：Mg和NaOH溶液不反應(yīng)，Al和NaOH溶液反應(yīng)方程式為2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑；
實(shí)驗(yàn)方案2：Al、Mg都和HCl反應(yīng)，反應(yīng)方程式分別為2Al+6HCl=2AlCl₃+3H₂↑、Mg+2HCl=MgCl₂+H₂↑；
實(shí)驗(yàn)方案3：Mg和NaOH溶液不反應(yīng)，Al和NaOH溶液反應(yīng)方程式為2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑；
（1）鋁與鹽酸溶液反應(yīng)生成氯化鋁和氫氣；
（2）依據(jù)元素守恒計(jì)算，合金溶于過(guò)量鹽酸反應(yīng)生成氯化鎂、氯化鋁，加入過(guò)量氫氧化鈉生成白色沉淀為氫氧化鎂，依據(jù)鎂元素守恒計(jì)算鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
（3）實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)1：只有鋁與氫氧化鈉溶液反應(yīng)，生成氫氣，體現(xiàn)還原性，根據(jù)合金的質(zhì)量和氫氣的體積可求出鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)2：Mg、Al均與鹽酸反應(yīng)，生成H₂，體現(xiàn)還原性，根據(jù)合金的質(zhì)量和氫氣的體積可求出鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)3：Mg、Al與鹽酸反應(yīng)后，再加入過(guò)量NaOH溶液，Mg²⁺生成Mg（OH）₂沉淀，Al³⁺生成NaAlO₂溶液，根據(jù)Mg（OH）₂沉淀的質(zhì)量，可求出鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

解答 解：實(shí)驗(yàn)方案1：Mg和NaOH溶液不反應(yīng)，Al和NaOH溶液反應(yīng)方程式為2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑；
實(shí)驗(yàn)方案2：Al、Mg都和HCl反應(yīng)，反應(yīng)方程式分別為2Al+6HCl=2AlCl₃+3H₂↑、Mg+2HCl=MgCl₂+H₂↑；
實(shí)驗(yàn)方案3：Mg和NaOH溶液不反應(yīng)，Al和NaOH溶液反應(yīng)方程式為2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑；
（1）鋁和鹽酸反應(yīng)生成氯化鋁和氫氣，反應(yīng)方程式為2Al+6HCl=2AlCl₃+3H₂↑，故答案為：2Al+6HCl=2AlCl₃+3H₂↑；
（2）將m g鎂鋁合金，溶于過(guò)量鹽酸中，生成氯化鎂、氯化鋁，再加入過(guò)量的NaOH溶液，可得到白色沉淀為氫氧化鎂，將此沉淀洗凈、干燥后，稱(chēng)得質(zhì)量為w g，鎂元素守恒計(jì)算得到n（Mg）=$\frac{wg}{58g/mol}$，合金中鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=$\frac{\frac{wg}{58g/mol}×24g/mol}{mg}$×100%=$\frac{12w}{29m}$×100%，故答案為：$\frac{12w}{29m}$×100%；
（3）實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)1：只有鋁與氫氧化鈉溶液反應(yīng)，生成氫氣，體現(xiàn)還原性，根據(jù)合金的質(zhì)量和氫氣的體積可求出鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)2：Mg、Al均與鹽酸反應(yīng)，生成H₂，體現(xiàn)還原性，根據(jù)合金的質(zhì)量和氫氣的體積可求出鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)3：Mg、Al與鹽酸反應(yīng)后，再加入過(guò)量NaOH溶液，Mg²⁺生成Mg（OH）₂沉淀，Al³⁺生成NaAlO₂溶液，根據(jù)Mg（OH）₂沉淀的質(zhì)量，可求出鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，
故答案為：D．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案的評(píng)價(jià)，涉及鎂和鋁的化學(xué)性質(zhì)、化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)、物質(zhì)含量測(cè)定、化學(xué)計(jì)算等，把握鎂和鋁的化學(xué)性質(zhì)是解題的關(guān)鍵，題目難度不大．