Question

化學學習小組對某鎂鋁合金進行了如下實驗研究，請你參與并完成對有關問題的解答．
實驗藥品：9.0g鎂鋁合金，100mLa mol/L稀硫酸，260mL5mol/L氫氧化鈉溶液．
實驗步驟

①將9.0g鎂鋁合金與100mLa mol/L稀硫酸在圖所示裝置中充分反應至反應完畢，并收集生成的全部氣體．
②向b內的混合液中逐滴加入260mL 5mol/L氫氧化鈉溶液并充分混合，當氫氧化鈉溶液滴加至200mL時生成的沉淀量最大．
問題討論
（1）儀器b的名稱是

圓底燒瓶

．
（2）根據(jù)實驗目的可知，9.0g鎂鋁合金與100amol/L稀硫酸反應時，應該過（足）量的物質是

稀硫酸

（填“鎂鋁合金”或“稀硫酸”），以保證另一種物質能夠完全反應無剩余．
（3）實驗步驟②中，當b內混合液中因滴加氫氧化鈉溶液至生成的沉淀量最大時，此時所得溶液中的溶質是

Na₂SO₄

．
（4）實驗步驟①結束后，讀取量筒所呈現(xiàn)的數(shù)據(jù)時，需要注意的三個主要問題是：一是要

冷卻至室溫

，二是要調整量筒液面與廣口瓶液面相平，三是要使視線與量筒內的凹液面相平．
（5）若標準狀況下，由實驗步驟①得到的氣體體積為10.08L，則合金中鎂的質量分數(shù)為

0.4

．
（6）在“a mol/L稀硫酸”中a的值為

5

．
（7）請在圖中畫出實驗步驟②中生成沉淀的物質的量（n）隨加入氫氧化鈉溶液的體積[v（NaOH）]的變化曲線．

Answer 1

分析：（1）依據(jù)裝置圖示分析b為原地燒瓶；
（2）反應是測定合金的成分，必須使合金全部溶解；
（3）b內混合液是鎂鋁和過量硫酸反應后的溶液，為硫酸鎂、硫酸鋁，滴加氫氧化鈉溶液至生成的沉淀量最大時，生成氫氧化鎂測定和氫氧化鋁沉淀，所以溶液中溶質為硫酸鈉；
（4）排水量氣法需要注意水要冷卻至室溫，調整量筒液面與廣口瓶液面相平，使視線與量筒內的凹液面相平；
（5）依據(jù)化學方程式，結合消耗硫酸和生成最大量沉淀時消耗氫氧化鈉的量，反應后測定氣體的量列式計算；
（6）根據(jù)反應過程中生成最大量沉淀時相當于硫酸和氫氧化鈉全部反應，依據(jù)氫離子和氫氧根離子物質的量相同列式計算；
（7）依據(jù)計算反應過程中沉淀變化和消耗氫氧化鈉的量畫出變化圖象，注意鎂鋁溶解后硫酸剩余，低如氫氧化鈉溶液顯和硫酸中和反應，再生成沉淀氫氧化鎂和氫氧化鋁到最大量，繼續(xù)滴加氫氧化鋁溶解只全部，最后剩余氫氧化鎂沉淀．

解答：解：（1）實驗裝置中用于硫酸和合金反應的容器是原地燒瓶，故答案為：圓底燒瓶；
（2）根據(jù)實驗目的可知測定合金中鎂鋁的質量分數(shù)，實驗式需要合金全部反應，所以需要稀硫酸  過量，故答案為：稀硫酸；
（3）實驗步驟②中，當b內混合液中因滴加氫氧化鈉溶液至生成的沉淀量最大時發(fā)生的反應為：Mg+H₂SO₄=MgSO₄+H₂↑、2Al+3H₂SO₄=Al₂（SO₄）₃+3H₂↑、Mg²⁺+2OH^-=Mg（OH）₂↓、Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃↓；分析反應得到產生最大量測定后的溶質為Na₂SO₄，故答案為：Na₂SO₄；
（4）排水量氣法需要注意水要冷卻至室溫，調整量筒液面與廣口瓶液面相平，使視線與量筒內的凹液面相平，故答案為：冷卻至室溫；
（5）若標準狀況下，由實驗步驟①得到的氣體體積為10.08L，依據(jù)反應計算：設鎂物質的量為X，鋁物質的量為Y；生成氫氣物質的量=

10.08L

22.4L/mol

=0.45mol；
Mg+H₂SO₄=MgSO₄+H₂↑；2Al+3H₂SO₄=Al₂（SO₄）₃+3H₂↑； 
X              X      Y                   1.5Y
X+1.5Y=0.45
24X+27Y=9
解方程得到：X=0.15mol；Y=0.2mol；
則鎂的質量分數(shù)=

0.15mol×24g/mol

9.0g

×100%=0.4，
故答案為：0.4；
（6）f反應過程中生成最大量沉淀時，依據(jù)化學方程式分析判斷，相當于硫酸和氫氧化鈉全部反應，依據(jù)氫離子和氫氧根離子物質的量相同列式：
100mLa mol/L稀硫酸和200mL 5mol/L氫氧化鈉溶液恰好反應，0.1×a=0.2×5，a=5，故答案為：5；
（7）硫酸物質的量=0.1L×5mol/L=05mol；Mg+H₂SO₄=MgSO₄+H₂↑；2Al+3H₂SO₄=Al₂（SO₄）₃+3H₂↑；依據(jù)上述計算得到剩余硫酸=0.5mol-0.15mol-0.3mol=0.05mol，消耗氫氧化鈉體積=

0.05mol×2

5mol/L

=0.02L=20ml；生成最大量測定需要氫氧化鈉物質的量=0.15mol×2+0.2mol×3=0.9mol，消耗氫氧化鈉溶液體積=

0.9mol

5mol/L

=0.18l=180ml；沉淀氫氧化鋁全部溶解發(fā)生反應：Al（OH0）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O；需要氫氧化鈉物質的量為0.2mol，體積為40ml；共消耗氫氧化鈉溶液體積=20ml+180ml+40ml=240mol；依據(jù)沉淀最大量為0.35mol；氫氧化鎂沉淀為0.15mol；結合圖象畫法，描點畫出圖象為
，故答案為：．

點評：本題考查了物質性質的分析判斷，合金溶于酸后加入氫氧化鈉溶液生成沉淀量的變化分析和計算應用，圖象畫法需要計算各點的量是解題關鍵，題目難度中等．