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11.含镁3%~5%的铝镁合金,现已成为轮船、化工、机械制造等行业的重要原材料.现有一块已知质量的铝镁合金,欲测定其中镁的质量分数,几位同学设计了不同的实验方案.
实验设计1:铝镁合金$\stackrel{NaOH溶液}{→}$ 测定生成气体的体积(标准状况)
实验设计2:铝镁合金$\stackrel{盐酸}{→}$ 测定生成气体的体积(标准状况)
实验设计3:镁铝合金$\stackrel{盐酸}{→}$ $\stackrel{过量NaOH溶液}{→}$ 过滤,测定沉淀的质量
回答下列问题:
(1)写出实验设计2方案中有关单质铝的化学反应方程式2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑;
(2)若按实验设计3进行实验,将m g镁铝合金,溶于过量盐酸中,再加入过量的NaOH溶液,可得到白色沉淀;将此沉淀洗净、干燥后,称得质量为w g.求合金中镁的质量分数$\frac{12w}{29m}$×100%;
(3)下列各实验方案中,能测出合金中镁的质量分数的是D.
A..实验设计1   B.实验设计2   C.实验设计3    D.都可以.

分析 实验方案1:Mg和NaOH溶液不反应,Al和NaOH溶液反应方程式为2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑;
实验方案2:Al、Mg都和HCl反应,反应方程式分别为2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑、Mg+2HCl=MgCl2+H2↑;
实验方案3:Mg和NaOH溶液不反应,Al和NaOH溶液反应方程式为2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑;
(1)铝与盐酸溶液反应生成氯化铝和氢气;
(2)依据元素守恒计算,合金溶于过量盐酸反应生成氯化镁、氯化铝,加入过量氢氧化钠生成白色沉淀为氢氧化镁,依据镁元素守恒计算镁的质量分数;
(3)实验设计1:只有铝与氢氧化钠溶液反应,生成氢气,体现还原性,根据合金的质量和氢气的体积可求出镁的质量分数;
实验设计2:Mg、Al均与盐酸反应,生成H2,体现还原性,根据合金的质量和氢气的体积可求出镁的质量分数;
实验设计3:Mg、Al与盐酸反应后,再加入过量NaOH溶液,Mg2+生成Mg(OH)2沉淀,Al3+生成NaAlO2溶液,根据Mg(OH)2沉淀的质量,可求出镁的质量分数.

解答 解:实验方案1:Mg和NaOH溶液不反应,Al和NaOH溶液反应方程式为2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑;
实验方案2:Al、Mg都和HCl反应,反应方程式分别为2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑、Mg+2HCl=MgCl2+H2↑;
实验方案3:Mg和NaOH溶液不反应,Al和NaOH溶液反应方程式为2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑;
(1)铝和盐酸反应生成氯化铝和氢气,反应方程式为2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑,故答案为:2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑;
(2)将m g镁铝合金,溶于过量盐酸中,生成氯化镁、氯化铝,再加入过量的NaOH溶液,可得到白色沉淀为氢氧化镁,将此沉淀洗净、干燥后,称得质量为w g,镁元素守恒计算得到n(Mg)=$\frac{wg}{58g/mol}$,合金中镁的质量分数=$\frac{\frac{wg}{58g/mol}×24g/mol}{mg}$×100%=$\frac{12w}{29m}$×100%,故答案为:$\frac{12w}{29m}$×100%;
(3)实验设计1:只有铝与氢氧化钠溶液反应,生成氢气,体现还原性,根据合金的质量和氢气的体积可求出镁的质量分数;
实验设计2:Mg、Al均与盐酸反应,生成H2,体现还原性,根据合金的质量和氢气的体积可求出镁的质量分数;
实验设计3:Mg、Al与盐酸反应后,再加入过量NaOH溶液,Mg2+生成Mg(OH)2沉淀,Al3+生成NaAlO2溶液,根据Mg(OH)2沉淀的质量,可求出镁的质量分数,
故答案为:D.

点评 本题考查化学实验方案的评价,涉及镁和铝的化学性质、化学实验方案的设计、物质含量测定、化学计算等,把握镁和铝的化学性质是解题的关键,题目难度不大.

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