第3章 第2节 新知探究课16 合金-【名师导航】2023-2024学年高中化学必修第一册同步讲义(人教版2019)

第二节　金属材料 新知探究课16　合金 1．能从合金结构与组成的角度理解合金的特殊性能，培养“宏观辨识与微观探析”的核心素养。 2．能列举常见合金的组成和性能，学会合理的选择和使用金属材料，培养“科学态度与社会责任”的核心素养。 一、合金和铁合金 1．合金 (1)合金的特点 ①合金具有许多优良的物理、化学或机械性能，如合金的硬度、熔点不同于其成分金属。 ②合金的性能可以通过所添加的合金元素的种类、含量和生成合金的条件等加以调节。 (2)合金的结构：其他元素的原子加入后，改变了金属原子有规则的层状排列，使原子层之间的相对滑动变得困难，导致合金的硬度变大。 2．铁合金 (1)生铁和钢是含碳量不同的两种铁碳合金。 (2)生铁的含碳量比钢的高。生铁的硬度大，钢具有良好的延展性。 (3)钢是用量最大，用途最广的合金，钢的分类如下： (4)不锈钢是最常见的一种合金钢，它的合金元素主要是铬和镍。 二、铝、铝合金和新型合金 1．铝与酸、碱的反应 铝与盐酸反应 铝与氢氧化钠溶液反应 实验操作 实验现象 铝片逐渐溶解，有无色气泡冒出，将点燃的木条放在试管口有爆鸣声 化学方程式 2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑ 2Al＋6H2O＋2NaOH===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑ 离子方程式 2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑ 实验结论 铝既能与盐酸反应，又能与氢氧化钠溶液反应，都产生氢气 2．氧化铝与酸、碱的反应 (1)Al2O3是两性氧化物，既能与酸反应，又能与碱反应。 (2)氧化铝的两性(写出反应的离子方程式) ①与稀盐酸反应：Al2O3＋6H＋===2Al3+＋3H2O。 ②与NaOH溶液反应：Al2O3＋2OH－＋3H2O===2[Al(OH)4]－。 3．铝合金的应用 铝合金是目前广泛应用的合金之一。硬铝密度小、强度高，具有较强的抗腐蚀能力，是制造飞机和宇宙飞船的理想材料。 4．新型合金 (正确的打“√”，错误的打“×”) (1)铁合金包括生铁和钢，二者均含碳元素。 (　　) (2)合金的熔点和硬度均比其成分金属的高或大。 (　　) (3)合金一定是不同金属熔合而成的具有金属特性的化合物。 (　　) (4)Al2O3与盐酸和NaOH溶液反应均生成盐和水。 (　　) (5)储氢合金很好地解决了H2的储存问题。 (　　) [答案]　(1)√　(2)×　(3)×　(4)√　(5)√ 合金的组成、性质和作用 合金是一种具有金属特性的材料。它具有低熔点、高硬度、低导电性和导热性等特点。合金常按结合金属元素的多少分为二元合金、三元合金和多元合金。常见的合金有锰钢、不锈钢、黄铜、青铜、硬铝、18K金等。合金的很多性能都比纯金属好，所以合金多用于应用材料。 1．银的导电性比铜好，为什么导线一般用铜制而不用银制？ [提示]　银和铜的导电性相近，但银比铜贵得多，且电线用量大，所以用铜制而不用银制。 2．合金的性质是各成分金属的性质之和吗？ [提示]　合金具有许多优良的物理、化学性质和机械性能，在物理性质、机械性能方面优于各成分金属，不是简单地加合；但一般认为在化学性质上，合金体现的是各成分金属的化学性质。 3．已知铜的熔点为1 083 ℃，钠的沸点为883 ℃，试问铜与钠能否形成合金？ [提示]　不能。当铜开始熔化时，钠已经气化，所以二者不能形成合金。 1．合金的组成和性质 (1)由两种或两种以上的金属(或金属与非金属)熔合而成的具有金属特性的物质。部分合金里既有金属也有非金属。通常情况下认为合金是混合物，没有固定的熔点。 (2)合金具有许多优良的物理、化学和机械性能，在许多方面不同于各成分金属，不是简单加合；但在化学性质上，一般认为合金体现的是各成分金属的化学性质。 (3)并非所有的金属都能形成合金，两种金属形成合金，其前提是两种金属在同一温度范围内都能熔化，若一种金属的熔点高于另一金属的沸点，则二者不能形成合金。 (4)大多数合金的硬度一般比它的各成分金属的大，大多数合金的熔点一般也比它的各成分金属的低。但是并不是所有的合金的性质都符合这一特点。 2．选用金属材料的基本依据 (1)金属的用途、外观、价格等。 (2)物理性质(密度、硬度、强度、导电性、导热性等)决定金属材料的加工难易程度。 (3)化学性质(与水的作用、耐腐蚀性等)决定金属材料的日常维护和对环境的影响等。 1．合金相对于纯金属制成的金属材料来说优点是(　　) ①合金的硬度一般比它的各成分金属的大 ②一般合金的熔点比它的各成分金属的更低 ③改变原料的配比，改变生成合金的条件，可得到具有不同性能的合金 ④合金比纯金属的导电性更强 ⑤合金比纯金属的应用范围更广泛 A．①②③⑤　　　 B．②③④ C．①②④ D．①②④⑤ A　[合金具有许多优良的物理、化学或机械性能，在许多方面优于各成分金属。例如，合金的硬度一般比其各成分金属的硬度大，多数合金的熔点比其各成分金属的熔点低，但合金的导电性比纯金属弱。] 2．中国对于铁合金的记载很早，在《天工开物》中“凡铁分生、熟，出炉未炒则生，既炒则熟。生熟相和，炼成则钢。”体现了我国很早就已将不同碳含量的铁合金进行了区分，下列叙述正确的是(　　) A．生铁的含碳量比熟铁低 B．生铁变为熟铁是物理变化 C．钢的含碳量越高，硬度越小 D．合金钢与碳素钢的组织结构不同 D　[生铁的含碳量比熟铁高，A错误；生铁变为熟铁涉及炼钢过程的一系列化学变化，故B错误；钢的含碳量越高，硬度越大，C错误；合金钢也叫特种钢，是在碳素钢里适量地加入一种或几种合金元素，使钢的组织结构发生变化，从而使钢具有各种特殊性能，D正确。] 3．形状记忆合金是一种在加热升温后能完全消除其在较低的温度下发生的变形，恢复其变形前原始形状的合金材料，即拥有“记忆”效应的合金。下列变化不是利用合金记忆效应的是(　　) A．脊柱侧弯矫形采用的哈伦顿棒，如果矫形棒的矫正力有变化，把温度升高到比体温约高5 ℃，就能恢复足够的矫正力 B．合金在高温环境下制作好天线，再在低温下把它压缩成一个小铁球，运上太空中，太阳的强烈的照射使它恢复原来的形状 C．用于制造精密仪器的精密车床，一旦由于震动、碰撞等原因变形，只需加热即可排除故障 D．汽车受损变形后，利用钣金喷漆整形 D　[汽车受损变形后，利用钣金喷漆整形，不是利用了记忆合金的记忆效应，A、B、C项均是利用了记忆合金的记忆效应。] Al、Al2O3的主要性质及典型反应 把在空气中久置的铝片 5.4 g 投入盛有 500 mL 1 mol·L-1 盐酸溶液的烧杯中，该铝片与盐酸反应产生氢气的速率与反应时间可用如图所示的坐标曲线来表示。 1．曲线由O→a 段不产生氢气的原因是什么？写出对应的离子方程式。 [提示]　铝片表面有氧化铝，盐酸首先与表面的氧化铝反应，离子方程式为Al2O3＋6H＋===2Al3+＋3H2O。 2．曲线由 b→c 段产生氢气的原因是什么？写出对应的离子方程式。 [提示]　铝和盐酸反应产生氢气，离子方程式为2Al＋6H＋===2Al3+＋3H2↑。 3．假设反应结束后，盐酸恰好反应完全，固体有剩余。则该过程产生的氢气是0.25 mol吗？如果换成等浓度等体积的NaOH溶液，产生的氢气会增多吗？为什么？ [提示]　不是0.25 mol，因为有部分盐酸与氧化铝反应，没有全部用来生成氢气。如果换成等浓度等体积的NaOH溶液，产生的氢气会增多，原因是同样质量的铝与NaOH溶液反应，消耗的NaOH物质的量比HCl少，多余的NaOH可以继续与铝反应产生氢气。 4．等质量的两份铝分别与足量的盐酸、氢氧化钠溶液反应，所得H2的体积之比是多少？ [提示]　1∶1。Al与H2的关系式均为2Al～3H2，故只要参加反应的Al的量相等，所得H2的量也相等，故氢气的体积比为1∶1。 1．Al、Al2O3的主要反应及转化 2．铝与盐酸、NaOH溶液反应的应用与定量关系 2Al＋6H＋===2Al3+＋3H2↑ 2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑ (1)等量的铝分别与足量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，消耗HCl和NaOH的物质的量之比为3∶1。 (2)等量的铝分别与足量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生氢气的体积比为V(H2)HCl∶V(H2)NaOH＝1∶1。 (3)足量的铝分别与等物质的量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生氢气的体积比为V(H2)HCl∶V(H2)NaOH＝1∶3。 (4)一定量的铝分别与一定量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，若产生氢气的体积比为1∶3＜V(H2)HCl∶V(H2)NaOH＜1∶1，则必定是①铝与盐酸反应，铝过量而盐酸不足；②铝与氢氧化钠溶液反应，铝不足而氢氧化钠溶液过量。 4．下列关于铝及其化合物的说法不正确的是(　　) A．铝的化学性质不活泼 B．Al2O3是两性氧化物 C．向AlCl3溶液中滴加少量NaOH溶液可产生白色沉淀 D．铝制餐具不可以用来长时间存放碱性食物 A　[铝是活泼金属，但是铝易在空气中形成致密的氧化膜，所以铝比较耐腐蚀，A错误；氧化铝既可以和酸反应又可以和强碱反应，氧化铝是两性氧化物，B正确；向AlCl3溶液中滴加少量NaOH溶液可产生白色沉淀氢氧化铝，C正确；铝、氧化铝能与碱性物质反应，所以铝制餐具不可以用来长时间存放碱性食物，D正确。] 5．下列叙述中不正确的是(　　) A．氧化铝固体不溶于水，不导电，它是非电解质 B．氧化铝熔点很高，是一种较好的耐火材料 C．氧化铝是一种白色的固体，是冶炼铝的原料 D．铝表面形成的氧化铝薄膜可防止铝被腐蚀 A　[在水溶液里或熔融状态下能导电的化合物为电解质，氧化铝的熔融态能导电为电解质，A错误； 氧化铝熔点很高，是一种较好的耐火材料，B正确；氧化铝是一种白色固体，工业上常用电解氧化铝(熔融态)来制取铝，C正确； 金属铝很活泼，能跟空气中的氧气反应在表面生成致密的氧化膜，阻止氧气和铝接触，不再腐蚀，D正确。] 1．记住合金特点：通常硬度大，熔点低，机械性能好，合金元素既有金属也有非金属。 2．了解铁合金分为生铁和钢，钢的含碳量低。 3．明确铝和铝的化合物的性质：铝单质易与O2反应生成致密的氧化铝，既能与酸又能与碱反应生成盐和H2；氧化铝是两性氧化物，既能与酸反应，又能与碱反应。 4．知道铝合金——硬铝密度小、强度高、抗腐蚀能力强，用于制造飞机等。 5．了解新型合金：钛合金、耐热合金和形状记忆合金等。 1．下列说法不正确的是(　　) A．赤铁矿的主要成分是Fe3O4 B．目前我国流通的硬币是由合金材料制造的 C．铝制品在生活中非常普遍，这是因为表面覆盖着氧化膜，对内部金属起保护作用 D．由镍、铁、碳、钴组成的合金可以制造喷气式飞机的发动机叶片，能承受1 100 ℃的高温 A　[赤铁矿的主要成分是Fe2O3，A错误；目前我国流通的硬币是由合金材料制造的，B正确；铝制品在生活中非常普遍，这是因为铝容易被氧化形成致密的氧化膜，对内部金属起保护作用，C正确；由镍、铁、碳、钴组成的合金可以制造喷气式飞机的发动机叶片，能承受1 100 ℃的高温，D正确。] 2．探究铝的性质实验如下： Ⅰ Ⅱ 现象：立即产生气泡 现象：开始没气泡一段时间后产生气泡 下列说法不正确的(　　) A．从元素化合价角度看，产生的气体只能是H2 B．实验Ⅰ证明NaOH是氧化剂 C．实验Ⅱ说明Al2O3具有酸性氧化物的性质 D．实验Ⅰ和Ⅱ反应后的溶液中微粒种类完全相同 B　[实验Ⅰ和Ⅱ生成气泡的反应都为铝与氢氧化钠溶液反应生成四羟基合铝酸钠和氢气，则从元素化合价角度看，产生的气体只能是氢气，A正确；实验Ⅰ中发生的反应为铝和氢氧化钠溶液反应生成四羟基合铝酸钠和氢气，氢氧化钠既不是反应的氧化剂也不是还原剂，B错误；实验Ⅱ中发生的反应包括氧化铝与氢氧化钠溶液反应生成四羟基合铝酸钠，反应中氧化铝表现酸性氧化物的性质，C正确；实验Ⅰ中发生的反应为铝和氢氧化钠溶液反应生成四羟基合铝酸钠和氢气，实验Ⅱ中发生的反应为氧化铝与氢氧化钠溶液反应生成四羟基合铝酸钠、铝和氢氧化钠溶液反应生成四羟基合铝酸钠和氢气，则实验Ⅰ和Ⅱ反应后所得溶液都是四羟基合铝酸钠溶液，溶液中微粒种类完全相同，D正确。] 3．合金是重要的金属材料。 (1)黄铜是铜锌合金，将纯铜片和黄铜片互相刻画(如图所示)，纯铜片上留下明显的划痕，说明________________________________________________________ _____________________________________________________________________。 (2)黄铜渣中约含Zn 7%、ZnO 31%、Cu 50%、CuO 5%，其余为杂质。处理黄铜渣可得到硫酸锌，其主要流程如下(杂质不溶于水、不参与反应)： 已知：ZnO＋H2SO4===ZnSO4＋H2O；CuO＋H2SO4===CuSO4＋H2O。 ①Ⅱ中反应的化学方程式为_____________________________________________ _____________________________________________________________________。 ②下列说法正确的是________(填字母)。 a．Ⅰ、Ⅱ中的操作均包含过滤 b．溶液A中ZnSO4的质量大于CuSO4 [解析]　(1)将纯铜片和黄铜片互相刻画，纯铜片上留下明显的划痕，说明黄铜的硬度比纯铜的硬度大。(2)①由于锌排在氢和铜的前面，故锌既可以与酸反应，也可以与硫酸铜反应，反应的化学方程式分别为Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑，Zn＋CuSO4===ZnSO4＋Cu。②由题中流程可知，操作Ⅰ过滤除去铜和杂质，操作Ⅱ过滤是除去锌和置换出的铜。因氧化锌的质量分数大于氧化铜，且锌也能和稀硫酸反应生成硫酸锌，而铜和稀硫酸不反应，故溶液A中硫酸锌的质量大于硫酸铜。 [答案]　(1)黄铜的硬度比纯铜的硬度大 (2)①Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑，Zn＋CuSO4===ZnSO4＋Cu　②ab 新知探究课固基练(十六)　合金 1．下列所用材料不属于合金的是(　　) A．家用的铝窗　　　 B．温度计用的水银 C．铸造用的黄铜 D．建筑用的钢筋 B　[A项，家用的铝窗是铝合金；B项，温度计用的水银是金属汞单质，不是合金；C项，铸造用的黄铜是铜的合金；D项，建筑用的钢筋是铁合金。] 2．下列关于合金的说法正确的是(　　) A．合金中可能含有非金属元素 B．合金中至少含有两种金属元素 C．铜合金是纯净物 D．合金中的金属元素以化合态的形式存在 A　[合金可由金属与金属或金属与非金属制得，一定含有金属元素，可能含有非金属元素，A正确；合金未必含有两种或两种以上的金属元素，B不正确；合金属于混合物，金属元素仍以游离态的形式存在，C、D都不正确。] 3．关于铝合金性质的说法错误的是(　　) A．能导电 B．能导热 C．熔点比纯铝低 D．硬度比纯铝小 D　[合金的硬度大，熔点低，耐腐蚀，合金比组成它的纯金属硬度大，综上所述选D。] 4．冬奥会中短道速滑项目队员所穿的速滑冰刀可用不锈钢制成。下列叙述错误的是(　　) A．不锈钢是最常见的一种合金钢 B．不锈钢中常添加镍(Ni)和铬(Cr)元素，从而使其具有特殊性能 C．不锈钢中只含有金属元素，不含有非金属元素 D．不锈钢是通过增加原子层之间的相对滑动难度，导致合金的硬度变大 C　[不锈钢是最常见的一种合金钢，它的合金元素主要是铬和镍，A正确；不锈钢中常添加镍(Ni)和铬(Cr)元素，使其具有抗腐蚀的性能，B正确；钢是铁和碳的合金，不锈钢中含有金属元素，还含有非金属元素碳，C错误；合金的硬度大于纯金属的硬度，不锈钢是通过增加原子层之间的相对滑动难度，导致合金的硬度变大，D正确。] 5．将两种金属组成的合金溶于盐酸，再滴入足量的NaOH溶液，开始出现白色沉淀且白色沉淀逐渐增多，当NaOH溶液加到一定量时，白色沉淀减少但不完全消失，这种合金是(　　) A．Fe—Al合金 B．Zn—Al合金 C．Cu—Mg合金 D．Mg—Al合金 D　[Fe、Al、 Zn、Mg与盐酸反应分别生成Fe2+、Al3+、Zn2+、Mg2+，逐滴滴入NaOH溶液后分别生成Fe(OH)2、Al(OH)3、Zn(OH)2、Mg(OH)2，都是白色沉淀，但Fe(OH)2在空气中迅速变为灰绿色，最后变成红褐色的Fe(OH)3，故A项不符合题意；Zn(OH)2、Al(OH)3 均能溶于过量的NaOH溶液中，故B项生成的沉淀能全溶，C项生成的沉淀Mg(OH)2不溶于过量的NaOH溶液，因此只有D项符合题意。] 6．(素养题)我国自主研制的C919大型客机的机身大量采用第三代铝锂合金减重并提高刚度。某铝锂合金成分(质量百分比)如下(Bal指剩余的百分含量)： 成分 Si Fe Cu Mn Mg Zn Ti Li Al 含量 0.08 0.1 2.9～3.5 0.5 0.25～0.8 0.25 0.1 0.8～1.1 Bal 为了使合金具有高耐腐性能，通常先用酸腐蚀除去铝锂合金表面的氧化层，再进行氧化处理，并进行适当封闭，以提高合金表面耐腐蚀性能。 仔细阅读上述信息，回答下列问题： (1)铝锂合金可用于制造飞机，你认为铝锂合金材料的主要特点是____________ _____________________________________________________________________。 (2)除铝外，铝锂合金组成元素中含量最高的是____________________________ _____________________________________________________________________。 (3)先用酸腐蚀除去铝锂合金表面的氧化层，请你写出酸腐蚀发生反应的化学方程式： _______________________________________________________________ _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________(写一个即可)。 (4)合金后期也采用碱腐蚀工艺，具体做法是采用40～60 g/L的NaOH溶液，在40～55 ℃下处理0.5～2 min时间。写出碱腐蚀主要反应的化学方程式：_______________(写一个即可)。 (5)钢铁、铝合金、铜合金三种合金具有广泛的用途，下列说法正确的是________。 A．碳钢与生铁的主要成分相同，所以性能相同 B．镁铝合金可用于制造飞机、汽车等部件 C．铜合金具有优良的导电、导热性能，但耐腐蚀能力较差 D．铝铁合金具有很高的熔点，能用于制造火箭外层材料 [解析]　(1)第三代铝锂合金减重并提高刚度，其特点是轻、坚固(或硬)。(2)由信息可知，除Al外铜的含量最高。(3)酸可以溶解氧化铜、三氧化二铁等。(4)碱可溶解氧化铝，其化学方程式为2NaOH＋Al2O3＋3H2O===2Na[Al(OH)4]。(5)碳钢和生铁都是铁碳合金，二者含碳量不同，所以性能差异很大，A项错误；镁铝合金具有质地轻、硬度大、耐腐蚀等性能，决定了其能用于制造飞机、汽车等部件，B项正确；铜是不活泼金属，其合金性质稳定、耐腐蚀能力很强，C项错误；一般合金的熔点比成分金属的低，铝铁合金的熔点低于单质铁的熔点，不能用于制造火箭外层材料，D项错误。 [答案]　(1)轻、坚固(或硬)　(2)铜　(3)CuO＋2HCl===CuCl2＋H2O(合理即可)　(4)2NaOH＋Al2O3＋3H2O===2Na[Al(OH)4]　(5)B 7．下列说法不正确的是(　　) A．我国最早使用的合金是由铜铝合金制成的青铜器 B．储氢合金是一类能大量吸收H2，并与H2结合成金属氢化物的材料 C．一般汽车配件中的发动机使用的是密度小、强度大且耐腐蚀的铝合金材料 D．钛合金、形状记忆合金、耐热合金以及储氢合金都属于新型合金 A　[青铜是铜锡合金，是我国使用最早的合金，选项A错误； 储氢合金是一类能够大量吸收氢气，并与氢气结合成金属氢化物的材料，选项B正确；铝合金材料密度小、强度大且耐腐蚀，适合制造发动机，选项C正确；钛合金、形状记忆合金、耐热合金以及储氢合金都属于新型合金，选项D正确。] 8．将5.0 g某金属合金放入足量的稀盐酸中，共收集氢气在标准状况下的体积为2.24 L，则该金属合金可能是(　　) A．Mg—Al合金 B．Fe—Al合金 C．Fe—Zn合金 D．Cu—Zn合金 B　[由题意知，n(H2)＝0.1 mol，即产生0.1 mol H2消耗该合金5.0 g，则产生1 mol H2消耗该合金50 g，满足此条件的合金的要求是产生1 mol H2时消耗一种成分金属的质量大于50 g，另一种成分金属的质量小于50 g。对于给出的金属，产生1 mol H2时消耗各金属的质量分别为m(Mg)＝24 g，m(Al)＝18 g，m(Fe)＝56 g，m(Zn)＝65 g。Cu与稀盐酸不反应，故选B。] 9．合金是由两种或两种以上的金属(或金属与非金属)熔合而成的具有金属特性的物质。一般来说，合金的熔点低于其中任何一个组成金属的熔点。下表是一些金属熔点的数据。 金属 铜 锌 锡 铅 铋 镉 熔点/℃ 1 083 419.6 231.9 327.5 271.3 320.9 (1)铅锡合金中某种金属的质量分数与合金的熔点有如图所示的关系，其中横坐标表示的是______的质量分数；当合金熔点最低时，合金中铅与锡的质量比为_________。 (2)保险丝由铋、铅、锡、镉等金属组成，其熔点约为__________。 A．20～40 ℃ B．60～80 ℃　 C．230～250 ℃ D．300～320 ℃ (3)青铜器的主要成分是铜锡合金。崭新的青铜器呈土黄色。当青铜器长期埋在地下，逐渐形成了绿色的铜绿[主要成分Cu2 (OH)2CO3]，从其化学式可知铜绿是铜与__________________(填物质的化学式)长期作用的结果。 [解析]　(1)根据题图及表中数据可知，当质量分数为0时的熔点比质量分数是1时的熔点高，铅的熔点高于锡的熔点，所以质量分数为0的熔点对应的金属是铅，1时的熔点对应的金属是锡，所以横坐标表示的是锡的质量分数；当合金熔点最低时，锡的质量分数是0.6，所以合金中铅与锡的质量比为0.4∶0.6＝2∶3。 (2)根据合金的熔点低于其中任何一个组成金属的熔点，铋、铅、锡、镉中熔点最低的是锡231.9 ℃，则合金的熔点低于231.9 ℃，排除CD；A选项的温度太低，与室温接近，保险丝起不到保险作用，所以答案选B。 (3)根据元素守恒规律，铜绿中除铜元素外，还有H、C、O元素，所以铜绿是铜与空气中的O2、H2O和CO2长期作用的结果。 [答案]　(1)锡　2∶3　(2)B　(3)O2、H2O和CO2 10．铝镁合金已成为轮船制造、化工生产等行业的重要材料。某化学研究性学习小组为测定某铝镁合金(不含其他元素)中镁的质量分数，设计下列不同实验方案进行探究。填写下列空白。 探究一 实验方案：铝镁合金加入某溶液，测定剩余固体质量(实验装置如图所示)。 (1)实验前，先将铝镁合金在稀酸中浸泡片刻，其目的是____________________ _____________________________________________________________________。 (2)检查气密性，将药品和水装入各仪器中，连接好装置后，需进行的操作还有：①记录C的液面位置；②将B中剩余固体过滤，洗涤，干燥，称重；③待B中不再有气体产生并恢复至室温后，记录C的液面位置；④由A向B滴加足量试剂；⑤检查气密性。上述操作的顺序是________(填序号)；记录C的液面位置时，除视线平视外，还应___________________________________________________ _____________________________________________________________________。 (3)称取铝镁合金粉末样品m g于B中，向A中加入上述某溶液，反应后测得生成气体体积标准状况下为V mL，则镁的质量分数为________。 探究二 实验方案：铝镁合金测定生成气体的体积(实验装置如图所示)，问题讨论： (4)某同学提出该实验装置不够完善，应在A、B之间添加一个干燥、除酸雾的装置。你的意见是________(填“需要”或“不需要”)。为什么？ _____________ _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ (5)现取镁铝合金粉末0.78 g，完全反应后生成的气体的体积在标准状况下为896 mL，则合金粉末中铝的物质的量为________，镁的质量分数为________。 [解析]　(1)某溶液应是NaOH溶液，实验前，先将铝镁合金在稀酸中浸泡片刻，其目的是除去铝镁合金表面的氧化膜。(2)要根据排开液体的体积来测定生成氢气的体积，首先需记录C的液面，然后使反应进行，当充分反应时在记下C的位置，最后可以对剩余固体进行处理，操作的顺序是⑤①④③②；记录C的液面位置时，除视线平视外，还应使D和C的液面相平，溶液冷却至室温。(3)由方程式 2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑ 54 g　　　　　　　　　　　　　67.2 L x　　　　　　　　　　　　　　V×10-3L x＝＝ g，镁的质量分数＝×100%＝%。 探究二：(4)氯化氢极易溶于水，挥发的氯化氢不影响氢气体积的测定结果，所以不需要加除酸雾装置。(5)由题意：令Al和Mg的物质的量分别是x、y，则有27x＋24y＝0.78，又由得失电子守恒3x＋2y＝2×，解得x＝0.02 mol，y＝0.01 mol，镁的质量分数为×100%≈30.8%。 [答案]　(1)除去铝镁合金表面的氧化膜　(2)⑤①④③②　使D和C的液面相平，溶液冷却至室温　(3)% 　(4)不需要　酸雾易溶于水　(5) 0.02 mol　30.8% 1 学科网（北京）股份有限公司 $$