小红取不同质量的镁铝合金样品分别和30mL同浓度的盐酸反应,所取合金质量与产生气体体积(标准状况下测定
| (1)c(HCl) =3.0mol/L (2)ω(Mg)=47.06% (3)117mL |
1.生成氢气:0.672/22.4=0.03mol
300ml溶液中含盐酸0.06mol
盐酸的物质的量浓度是0.2mol/l
2.设0.51g合金中含镁xmol,含铝ymol.则有:
24x+27y=0.51 x+1.5y=0.025(0.025为0.56L氢气的物质的量)
解得x=0.01 y=0.01
所以0.51g合金中含镁0.24克,含铝0.27克。合金中镁铝的质量分数分别为:47%、53%。
观察三组实验,明显可以看出,甲的粉末完全反应,因为增加粉末的量,能够生成较多的气体。丙的盐酸完全反应,因为相对于乙,增加粉末的量,不能够生成较多的气体。
解题过程,
解:510mg粉末可以产生560ml气体,即560/22.4/1000=0.025mol,
2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑
Mg+2HCl=MgCl2+H2↑
对于甲组,设合金中铝的物质的量为amol,镁的物质的量为bmol,
27a+24b=0.51,
3a/2+b=0.025
解得a=0.01,b=0.01
所以合金中铝和镁物质的量比为1:1
对于丙组,918mg粉末中n(Al)=n(Mg)=0.018mol
盐酸完全反应,产生672ml气体即672/22.4/1000=0.03mol
剩余合金与原合金成分相同,所以反应的镁铝物质量相同,设为cmol
则有3c/2+c=0.03,c=0.012mol 丙组反应的镁铝皆为0.012mol,未反应的皆为0.006mol
加入NaOH溶液后的反应,与盐酸反应的镁生成氢氧化镁,剩余的镁不反应,反应的铝生成氢氧化铝后溶解生成偏铝酸钠,没有反应的铝生成偏铝酸钠和氢气。反应式如下:
MgCl2+2NaOH=Mg(OH)2+2NaCl
AlCl3+4NaOH=NaAlO2+3NaCl+2H2O
2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑
有两种方法进行计算,
第一种是一步一步的代入:方程一需要NaOH:0.012*2=0.024mol
方程二需要NaOH:0.012*4=0.048mol
方程三需要NaOH:0.006*1=0.006mol
共需要NaOH:0.024+0.048+0.006=0.078mol,需要溶液0.078/1=0.078L=78ml
第二种方法是整体考虑:所有的NaOH反应后生成物中,Na元素的都转化为NaCl或NaAlO2,根据物料守恒,可以计算出NaOH的用量。我们就要分别计算生成的NaCl或NaAlO2的量。
其中NaAlO2的量可由其中的Al元素含量计算(所有的铝都转化为NaAlO2),为0.018mol
NaCl的量可由其中氯离子守恒计算,所有的氯元素都来源于盐酸,盐酸中所有氯元素都转化为NaCl,盐酸的量可以根据生成的氢气量计算:0.03*2=0.06mol
所以共需要NaOH:0.06+0.018=0.078mol,需要溶液0.078/1=0.078L=78ml
m(甲)∶m(乙)=1∶1.5
V(甲)∶V(乙)=1∶1.2
则 乙组实验中盐酸是不足的。盐酸全部反应.
(2)则所提供的数据为:30 mL(盐酸的体积)和336mL(H2的体积)。cmol/L×0.03L=(0.672L÷22.4L/mol)×2
c=2mol/L
(3)甲组实验中,镁、铝合金完全参加反应,依据合金的质量(0.255 g)和产生H2</PGN0317.TXT/PGN>(280mL)的体积,可以计算合金中镁、铝的物质的量。
设:合金中镁、铝的物质的量分别为x、y。
X+3/2 y=0.56/22.4
24x+27y=0.51
X=y=0.01mol
则:镁、铝的物质的量之比为1∶1。
(4)在丙实验之后,向容器中加入一定体积的苛性钠溶液,恰好使铝元素全部以偏铝酸根形式存在,使镁离子刚好沉淀完全,此时溶液中的溶质为NaAlO2和NaCl。
则n(NaAlO2)=n(Al)
=0.918 g÷(24+27)g/mol=0.018 mol(它们是1:1)
n(NaCl)=n(HCl)=2mol/L×0.03 L=0.06 mol
n(NaOH)=n(NaAlO2)+n(NaCl)
=0.018 mol+0.06 mol=0.078 mol
V(NaOH)=0.078 mol÷1mol/L=0.078 L
即V(NaOH)=78 mL。
| 0.1mol |
| 1.25mol/L |
④固体表面沾有偏铝酸钠溶液,称量剩余固体质量会偏大,测定铝的质量分数减小,测定质量分数偏低;证明固体洗涤干净的方法是验证是否存在偏铝酸钠溶液设计实验验证,实验设计为:取少量洗涤液逐滴加入稀盐酸至过量,若整个过程未出现沉淀则说明洗涤干净;
故答案为:偏低;取少量洗涤液逐滴加入稀盐酸至过量,若整个过程未出现沉淀则说明洗涤干净;
(二)乙组
(1)分析流程和步骤可知测定气体体积的方法测定合金质量分数,装置需要气密性完好,应对装置进行气密性检查;检查方法为:向C中加入一定量水,然后提高C使其中液面高于B,静置一会儿,若液面不发生变化则气密性良好;
故答案为:检查气密性;向C中加入一定量水,然后提高C使其中液面高于B,静置一会儿,若液面不发生变化则气密性良好;
(2)使B和C中的液面相平,后还需要冷却溶液温度到室温平视读取气体体积,避免热溶液对读数产生误差;
故答案为:用量气管量气前气体是否冷却到室温,平视读数;
(3)分析实验过程可知开始量气管是112ml,加入足量盐酸,镁和铝全部反应生成氢气,此时量气管体积为448ml,说明生成氢气为336ml;另一端加入氢氧化钠溶液和铝反应生成氢气,最后量气管读数为672ml,说明生成氢气体积为224ml,依据化学方程式计算铝的质量分数,设合金中镁物质的量为x,铝物质的量为y:
Mg+2HCl=MgCl2+H2↑,
1 1
x x
2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑,
2 3
y 1.5y
2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑,
2 3
y 1.5y
x+1.5y=
| 336 |
| Vm |
1.5y=
| 22.4 |
| Vm |
x=
| 11.2 |
| Vm |
y=
| 44.8 |
| 3Vm |
铝的质量分数=
| ||||
|
故答案为:否;60%.
镁合金和铝合金的区别还是很大的,具体区别如下:
1、抗拉强度不同。同等体积的镁合金材料做成的车架强度不如铝合金,要达到车架强度就要增加材料厚度和管经,所以从重量角度与铝合金来比较镁合金没有任何优势。
2、抗疲劳强度不同。同等体积的镁合金材料做成车架的耐久性能比铝合金车架差。也是镁合金致命的缺点。
随着骑行的次数愈多,应力发生的次数也愈高,强度会显著降低,甚至车架寿命不超过2-3年,所以专业骑手很少使用镁合金车架,如果在比赛时使用,也是计算着里程采用抛弃形式更换的。
3、金属氧化性不同。元素周期表上就明确显示,镁合金比铝合金更容易被氧化腐蚀。
4、制造成本不同。因镁合金是活泼金属,所以制造设备和环境有更高的要求,导致制造成本高涨,生产出来的自行车车架性价比远不及铝合金车架。
5、比重密度不同。同等体积的条件下镁合金比铝合金质量轻,这是镁合金的优势。
扩展资料:
一、镁合金
镁合金是以镁为基础加入其他元素组成的合金。其特点是:密度小(1.8g/cm3镁合金左右),强度高,弹性模量大,散热好,消震性好,承受冲击载荷能力比铝合金大,耐有机物和碱的腐蚀性能好。
主要合金元素有铝、锌、锰、铈、钍以及少量锆或镉等。目前使用最广的是镁铝合金,其次是镁锰合金和镁锌锆合金。
主要用于航空、航天、运输、化工、火箭等工业部门。在实用金属中是最轻的金属,镁的比重大约是铝的2/3,是铁的1/4。它是实用金属中的最轻的金属,高强度、高刚性。
镁合金的散热相对与合金来说有绝对的优势,对于相同体积与形状的镁合金与铝合金材料的散热器,某热源生产的热量(温度)镁合金比铝合金更容易由散热片根部传递到顶部的速度,顶部更容易达到高温。
即铝合金材料的散热器根部与顶部的温度差,比镁合金材料的散热器小。这意味着由镁合金材料制作的散热片根部的空气温度与顶部的空气温度温度差,比铝合金材料制作的散热片大。
因此加速散热器内部空气的扩散对流,使散热效率提高。因此,相同温度,镁合金的散热时间还不用铝合金的一半。
二、铝合金
铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料,在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已大量应用。
工业经济的飞速发展,对铝合金焊接结构件的需求日益增多,使铝合金的焊接性研究也随之深入。目前铝合金是应用最多的合金。
铝合金密度低,但强度比较高,接近或超过优质钢,塑性好,可加工成各种型材,具有优良的导电性、导热性和抗蚀性,工业上广泛使用,使用量仅次于钢。
一些铝合金可以采用热处理获得良好的机械性能、物理性能和抗腐蚀性能。硬铝合金属AI—Cu—Mg系,一般含有少量的Mn,可热处理强化.其特点是硬度大,但塑性较差。
超硬铝属Al一Cu—Mg—Zn系,可热处理强化,是室温下强度最高的铝合金,但耐腐蚀性差,高温软化快。
锻铝合金主要是Al—Zn—Mg—Si系合金,虽然加入元素种类多,但是含量少,因而具有优良的热塑性,适宜锻造,故又称锻造铝合金。
参考资料:
百度百科-镁合金
百度百科-铝合金