Question

含鎂3%-5%的鎂鋁合金，現已成為輪船制造、化工生產、機械制造等行業(yè)的重要原材料．現有一塊已知質量為m₁g的鎂鋁合金，欲測定其中鎂的質量分數，幾位同學設計了以下三種不同的實驗方案：
實驗設計1：
鎂鋁合金溶液得到沉淀的質量為m₂g；
實驗設計2：
鎂鋁合金生成的氣體在標準狀況下的體積為V₁L．
實驗設計3：
鎂鋁合金生成的氣體在標準狀況下的體積為V₂L．
請回答以下問題：
（1）寫出實驗設計1中單質鋁發(fā)生反應的離子方程式：______
（2）寫出實驗設計2中反應的離子方程式：______
（3）判斷這幾種實驗設計能否求出鎂的質量分數，能求出的用題目提供的數據將鎂的質量分數表示出來，不能求出的就空著不填．
①實驗設計1______
②實驗設計2______
③實驗設計3______．

Answer 1

解：（1）實驗設計1中單質鋁發(fā)生反應的離子方程式有：2Al+6H⁺═2Al³⁺+3H₂↑?、Al³⁺+4OH^-═[Al（OH）₄]^-或Al³⁺+3OH^-═Al（OH）₃↓?Al（OH）₃+OH^-═[Al（OH）₄]^-，
故答案為：2Al+6H⁺═2Al³⁺+3H₂↑?、Al³⁺+4OH^-═[Al（OH）₄]^-或Al³⁺+3OH^-═Al（OH）₃↓?Al（OH）₃+OH^-═[Al（OH）₄]^-?；（2）實驗設計2中發(fā)生的離子反應是：2Al+2OH^-+6H₂O═2[Al（OH）₄]^-+3H₂↑?，
故答案為：2Al+2OH^-+6H₂O═2[Al（OH）₄]^-+3H₂↑??；
（3）①氫氧化鎂的物質的量為：mol，根據鎂原子守恒，合金中金屬鎂的質量分數為：×100%=，
故答案為：；
②標準狀況下的體積為V₁L為鋁與氫氧化鈉溶液反應生成的，根據方程式：2Al+2OH^-+6H₂O═2[Al（OH）₄]^-+3H₂↑，n（Al）=n（H₂）=mol，合金中金屬鋁的質量分數為：×100%=×100%，合金中鋁的質量分數是：1-×100%=，

故答案為：；
③設鎂的物質的量為xmol，鋁的物質的量為ymol，則24x+27y=m₁，
根據生成氫氣的體積標準狀況下的體積為V₂L，可以列式：（x+1.5y）×22.4=V₂，
解得x=-，所以鎂鋁合金中鎂的質量分數是：×100%=，
故答案為：．
分析：（1）實驗設計1中單質鋁發(fā)生反應有：金屬鋁與鹽酸反應、鋁離子和氫氧化鈉反應；
（2）實驗設計2中鋁和氫氧化鈉溶液反應生成氫氣和偏鋁酸鈉；
（3）①m₂g沉淀是氫氧化鎂的質量，根據鎂原子守恒計算出鎂的質量分數；
②體積為V₁L是鋁與氫氧化鈉溶液反應生成的氫氣，m₁g根據氫氣的物質的量計算出鋁的物質的量，再求出鎂的質量分數；
③V₂L是鎂和鋁與酸反應生成的氫氣體積，利用m₁g和氫氣的物質的量列出方程求解即可．
點評：本題考查鎂和鋁的化學性質、化學實驗方案的設計，物質含量測定、化學計算等，難度中等，掌握鎂和鋁的化學性質是解題的關鍵．