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【热点题型】12 定量测定合金组成的两种方法
1．定量集气法
定量集气法是指收集合金中某种物质溶于酸或碱溶液时所产生的气体的量，应用化学方程式或关系式来判断合金的组成。其原理的关键点是某组分具有特殊性质(特别是与酸或碱反应能产生气体)。其操作要点和注意事项有：保证装置的气密性良好，注意收集气体的读数方法。
2．沉淀法
沉淀法测定物质含量是常用的一种方法，采用沉淀法时涉及的基本实验操作和主要问题有：称量、溶解(溶解试剂)、沉淀(重点是沉淀试剂的选择)、过滤、沉淀洗涤、沉淀的干燥、称量及数据的处理(包括测定结果的误差分析)。
【典例精析】
1．将一定量的镁和铜组成的混合物加入到稀硝酸中，金属完全溶解（假设反应中还原产物只有NO）。向反应后的溶液中加入3 mol/L NaOH溶液至沉淀完全，测得生成沉淀的质量比原合金的质量增加5.1 g。下列叙述不正确的是
A．当生成的沉淀量达到最大时，消耗NaOH溶液的体积V≥100 mL
B．当金属全部溶解时收集到NO气体的体积一定为2.24 L
C．参加反应的金属的总质量3.6 g＜m＜9.6 g
D．当金属全部溶解时，参加反应的硝酸的物质的量一定是0.4 mol
【答案】B
【解析】
测得生成沉淀的质量比原合金的质量增加5.1 g，则根据原子守恒可知与金属阳离子结合的氢氧根离子的质量是5.1g，物质的量是5.1g÷17g/mol＝0.3mol，因此金属失去电子的物质的量是0.3mol。
A．当生成的沉淀量达到最大时，消耗NaOH溶液的体积≥0.3mol÷3mol/L＝0.1L＝100ml，A正确；
B．当金属全部溶解时收集到NO气体的体积不一定为2.24 L，因为不能确定气体的状态，B错误；
C．如果全部是镁，则物质的量是0.15mol，质量是0.15mol×24g/mol=3.6gg，如果全部是铜，质量是0.15mol×64g/mol＝9.6g，则参加反应的金属的总质量3.6 g＜m＜9.6 g，C正确；
D．当金属全部溶解时，生成硝酸盐的物质的量一定是0.1mol，则未被还原的硝酸是0.3mol。根据电子得失守恒可知被还原的硝酸是0.3mol÷3＝0.1mol，所以参加反应的硝酸的物质的量一定是0.4 mol，D正确；
答案选B。
2．如图表示金属X、Y及它们的合金Z分别与足量盐酸反应放出H2量的情况。横坐标表示消耗金属的物质的量，纵坐标表示在标准状况下产生H2的体积。下列有关合金组成的判断正确的是
A．n(Na)∶n(Fe)＝2∶1
B．n(Mg)∶n(K)＝1∶2
C．n(Na)∶n(Al)＝1∶3
D．n(K)∶n(Al)＝1∶1
【答案】D
【解析】
由于X、Y为金属，其原子为单原子，4mol的Y产生134.4L氢气，即6molH2，显然反应后，Y的化合价为+3价，可以为金属铝，2mol的X产生22.4L氢气，即1molH2，反应后X的化合价为+1价，为金属钾，设6mol合金中XY的物质的量分别为amol、bmol，则满足：a+b=6，a+3b=12，得a=3，b=3，即选项D正确。故选D。
3．现有铁、碳两种元素组成的合金，某实验小组为了研究该合金的性质并测定该合金中碳的质量分数，设计了如下实验方案和实验装置：
（1）取ag合金粉末放入蒸馏烧瓶，并加入足量浓硫酸，A、B中均无明显现象，原因是________________________________________________。
（2）反应一段时间后，B中的现象为___________________________。
（3）装置C的作用是________________；装置D的作用是___________，F的作用是___________________________________________。
（4）反应结束后，若U形管E增重m g，则合金中碳的质量分数为________。（用含m和a的式子表示）
【答案】（1）常温下Fe在浓硫酸中钝化，碳不与浓硫酸反应 （2） 品红溶液红色褪去 除去二氧化硫 （3） 除去水蒸气 防止空气中的水蒸气和CO2进入E，减少实验误差 （4） ×100%
【分析】
铁和碳单质均可以和浓硫酸反应生成二氧化碳、二氧化硫，二氧化硫的检验可以用品红，吸收可以用高猛酸钾，将产生的二氧化碳用浓硫酸干燥，通入碱石灰，根据碱石灰增加的质量可以确定二氧化碳的质量，根据C元素守恒，可以计算碳单质的质量，进而计算碳的质量分数，据此解答。
【解析】
(1) 往A中滴加足量的浓硫酸，未点燃酒精灯前，A、B均无明显现象，常温下铁在浓硫酸中钝化，碳和浓硫酸在加热条件下才能反应；
故答案为常温下Fe在浓硫酸中钝化，碳不与浓硫酸反应；
(2)由于铁、碳与浓硫酸发生反应时均有二氧化硫生成，二氧化硫具有漂白性，在盛有品红溶液的B试管中，通入二氧化硫，溶液褪色；
故答案为品红溶液红色褪去；
(3)该实验测定二氧化碳的质量，进而计算合金中碳的质量分数。因此装置C盛有高锰酸钾溶液，可以吸收二氧化硫气体，装置D中浓硫酸是吸收其他中的水蒸气，除去水蒸气；F中的碱石灰可防止空气中的水蒸气和CO2进入E。
故答案为除去二氧化硫；除去水蒸气；防止空气中的水蒸气和CO2进入E，减少实验误差；
(4)U形管增加的质量即为二氧化碳的质量，根据碳元素守恒，合金中碳的质量为×12 g/mol＝g，所以合金中碳的质量分数为×100%。
故答案为×100%。
【专题精练】
1．某科研所欲检测一合金的成分，特做如下实验：取该合金64克，与足量的氯气完全反应，消耗氯气71克，则合金的组成可能是
A．Cu Zn B．Na Zn C．Fe Ca D．Cu Ca
【答案】B
【解析】
消耗71g氯气即消耗氯气物质的量为71g÷71g/mol=1mol；假设金属反应后为+2价，则消耗1mol氯气需要1mol金属，所以金属的平均摩尔质量为64g÷1mol=64g/mol；
A、Cu的摩尔质量为64g/mol，Zn的摩尔质量为65g/mol，A不可能；
B、若Na反应后也为+2价，则摩尔质量为46g/mol，Zn的摩尔质量为65g/mol，B可能；
C、若Fe反应后也为+2价，则 摩尔质量为×2=37.3，Ca的摩尔质量为40g/mol，都小于64g/mol，C不可能；
D、Cu的摩尔质量为64g/mol，Ca的摩尔质量为40g/mol，D不可能；
答案选B。
2．可能由 Al、 Mg、 Cu、 Fe 中的若干金属组成的合金 2．4 克与足量的硫酸溶液反应， 产生标准状况时的氢气 2．24L，则关于合金的组成的叙述正确的是
A．一定有 Mg B．若有 Al 则一定有 Fe
C．若有 Cu 则一定有 Al D．若有 Mg 则一定有 Cu
【答案】C
【解析】试题分析：标况下2．24L氢气的物质的量=0．1mol，Al～3H2，Mg～H2，Cu与稀硫酸不反应，需要Cu的质量为无穷大，Fe～H2产生氢气0．1mol需要Al的质量为1．8g, Mg为2．4g, Cu为无穷大, Fe为5．6g。
A．若有Mg，另外金属可能为Al、Fe，也可能为Al、Cu，或Al、Fe、Cu都有，也可以是Al和Fe或Cu，错误；B．若有Al，则可能含有Fe或Cu，错误；C．若有Cu，只有Al的质量小于2．4g，则一定有Al，正确；D．若有Mg，另外金属可能为Al、Fe，也可能为Al、Cu，或Al、Fe、Cu都有，错误。
3．把5.1克某合金的粉末放入过量盐酸中，得到5.6L(标况)氢气，则该合金的组成为
A．钠和钾 B．钙和镁 C．铝和镁 D．钠和铁
【答案】C
【解析】
标况下5.6L氢气的物质的量是5.6L÷22.4L/mol＝0.25mol，因此反应中合金失去电子的物质的量是0.25mol×2＝0.5mol，则失去1mol电子需要合金的质量是5.1g÷0.5＝10.2g。Na、K、Mg、Ca、Al、Fe与盐酸反应时失去1mol电子需要金属的质量分别是23、39、12、20、9、28，由此可知，合金中一定含铝，所以选项中正确的组合只能是铝和镁。
答案选C。
4．在11.2 g铁和铜组成的合金中加入过量的硝酸溶液，合金完全溶解，同时生成气体X，再向所得溶液中加入足量的NaOH溶液，生成21.4 g沉淀，则下列表示X组成的选项中合理的是
A．0.3 mol NO2 B．0.3 mol NO、0.1 mol NO2
C．0.6 mol NO D．0.3 mol NO2、0.1 mol NO
【答案】D
【解析】
试题分析：在11.2 g铁和铜组成的合金中加入过量的硝酸溶液，合金完全溶解，生成硝酸铁和硝酸铜，向所得溶液中加入足量的NaOH溶液，生成21.4 g沉淀，则沉淀为氢氧化铁和氢氧化铜，沉淀中氢氧根的质量等于21.4g﹣11.2g=10.2g，因此氢氧根的物质的量为，根据电荷守恒可知，金属提供电子的物质的量等于氢氧根的物质的量，即金属提供电子的物质的量为0.6mol。
A．若生成0.3 mol NO2，则转移电子的物质的量为：0.3mol×(5-4)=0.3mol，电子转移不守恒，A错误；
B．若生成0.3 mol NO和0.1 mol NO2，则转移电子的物质的量为：0.3mol×(5-2)+0.1mol×(5-4)=1.0mol，电子转移不守恒，B错误；
C．若生成0.6molNO，则转移电子的物质的量为：0.6mol×(5-2)=1.8mol，电子转移不守恒，C错误；
D．若生成0.3 mol NO2和0.1 mol NO，则转移电子为0.3mol×(5-4)+0.1mol×(5-2)=0.6mol，电子转移守恒，D正确。
故答案D。
5．中国-094核潜艇上的核反应堆内使用了液体钠铝合金（单质钠和单质铝熔合而成，可看作二者的混合物）做载热介质，有关说法不正确的是
A．铝钠合金投入到足量氯化铜溶液中，肯定有氢氧化铜沉淀也可能有铜析出
B．铝钠合金若投入一定的水中可得无色溶液，则n（Al）≤n（Na）
C．m g 钠铝合金投入足量水中，若所得溶液只含一种溶质，则其中含有钠的质量为0.46m g
D．若mg不同组成的铝钠合金投入足量盐酸中，若放出的H2越多，则钠的质量分数越大
【答案】D
【解析】
A、2Na＋2H2O=2NaOH＋H2↑，2Al＋2NaOH＋2H2O=2NaAlO2＋3H2↑，Cu2＋＋2OH－=Cu（OH）2↓，如果金属铝和碱反应后还有剩余，利用金属性强弱，金属铝把铜置换出来，故说法正确；
B、2Na＋2H2O=2NaOH＋H2↑，2Al＋2NaOH＋2H2O=2NaAlO2＋3H2↑，要求溶液是无色溶液，说明产生的氢氧化钠足以把金属铝溶解，根据反应方程式的系数关系，则n（Al）≤n（Na），故说法正确；
C、只含一种溶质，此溶质为NaAlO2，金属钠和金属铝物质的量相等，则钠的质量为为0．46mg，故说法正确；
D、2Na＋2HCl=2NaCl＋H2↑，2Al＋6HCl=2AlCl3＋3H2↑，相同质量的情况下，金属铝产生氢气多，若放出的氢气越多，说明铝的质量分数越大，故错误；
答案选D。
6．标准状况下分别向甲、乙、丙三个容器中加入30.0 mL同浓度的盐酸，再加入不同质量的由两种金属组成的同种合金粉末，测量放出气体的体积。另在甲、乙、丙三个容器中加入30.0 mL与盐酸同浓度的氢氧化钠溶液，再分别加入与上述实验相同质量的同种合金，测量放出气体的体积。所得数据如下表所示：
反应容器 甲 乙 丙
合金的质量/g 0.510 1.53 3.57
与盐酸反应产生气体的体积/L 0.560 0.672 0.672
与氢氧化钠反应产生气体的体积/L 0.336 x y
根据表中数据不可能得出的结论是
A．盐酸的物质的量浓度为2 mol·L－1 B．合金可能由镁与铝组成
C．x=2.016 D．y=2.016
【答案】C
【解析】
A．乙、丙两容器中合金质量不同，但生成的氢气体积相同，可知丙容器中盐酸完全反应，可根据丙中氢气体积计算原溶液中n(HCl)，由H原子守恒可知n(HCl)=2n(H2)=2×=0.06mol，盐酸体积为30mL，故原盐酸浓度为2mol/L，故A正确；
B. 甲容器中合金与盐酸反应，合金必定不足，能与氢氧化钠反应生成氢气的金属为Al，不妨假设合金由镁铝组成，其物质的量分别为x、y，则有24x+27y=0.51g，与盐酸反应时根据电子守恒可知(2x+3y)=，解得得x=y=0.01mol；而与NaOH反应中，只有铝可产生氢气，得到的氢气为=0.336L，符合题意，假设成立，故B正确；
C. NaOH的物质的量=n(HCl)=0.06mol，根据B选项分析可知乙所对应合金中镁铝的物质的量均为0.01mol×=0.03mol，与NaOH溶液反应时，由2Al～2NaOH～3H2↑可知NaOH过量，故生成氢气的体积==1.008L，故C不正确；
D. NaOH的物质的量=n(HCl)=0.06mol，丙所对应合金中镁铝的物质的量均为0.01mol×=0.07mol，与NaOH溶液反应时，由2Al～2NaOH～3H2↑可知NaOH不足，故生成氢气的体积=0.06mol××22.4L/mol=2.016L，故D正确；
故答案为C。
7．为了测定铁铜合金的组成，将7.6g铁、铜合金加入100mL某浓度的稀硝酸中，将合金完全溶解后，共收集到NO气体2.24L(标准状况下)，并测得溶液中H+的浓度为0.5mol L-1，若反应前后溶液的体积变化忽略不计，则下列判断正确的是
A．上述反应中金属共失去电子0.1mol
B．合金中，铜的质量为2.8g
C．原硝酸的浓度：c(HNO3)=4.5mol L-1
D．要使溶液中的金属离子完全沉淀，需加5mol L-1的NaOH溶液60mL
【答案】C
【解析】
试题分析：n(NO)==0.1mol，则转移电子为0.1mol×(5-2)=0.3mol，反应后溶液中的c(H+)=0.5mol/L，则反应后剩余n(HNO3)=0.5mol/L×0.1L=0.05mol，设合金中Cu为xmol，Fe为ymol，由电子守恒可知：2x+3y=0.3mol，由合金的质量可知：64x+56y=7.6，解得x=0.075mol，y=0.05mol；A．由分析可知，金属共失去电子0.3 mol，故A错误；B．合金中，铜的质量为0.075mol×64="4.8" g，故B错误；C．反应生成Cu(NO3)2、Fe(NO3)3和NO，以及剩余的硝酸，根据氮原子守恒可知，n(HNO3)=0.075×2+0.05×3+0.1+0.05=0.45mol，则c(HNO3)===4.5mol/L，故C正确；D．要使溶液中的金属离子完全沉淀，溶液中的溶质为NaNO3，n(NaNO3)=n(NaOH)=0.075×2+0.05×3+0.05=0.35mol，V===0.07L=70mL，故D错误；故选C。
8．将一定质量由镁和铝组成的合金投入200 mL一定物质的量浓度的盐酸中，合金全部溶解，向所得溶液中滴加6 mol/L的NaOH溶液到过量，生成沉淀的质量与加入的NaOH溶液的体积关系如下图所示：
下列说法不正确的是
A．镁铝合金中，Mg与Al的物质的量之比为 2∶1
B．所用盐酸的物质的量浓度为4 mol/L
C．图像中的x=20
D．图像中，Ox 段的离子方程式为：H++OH-= H2O；y～150 段的离子方程式为：Al(OH)3+OH-=AlO2-+ 2H2O
【答案】C
【解析】
A、由图可知，从开始至加入NaOH溶液xmL，没有沉淀生成，说明原溶液中溶解Mg、Al后盐酸剩余，此时发生的反应为：HCl+NaOH=NaCl+H2O。继续滴加NaOH溶液，到沉淀量最大，此时为Mg(OH)2和Al(OH)3，二者质量之和为19.4g，溶液为氯化钠溶液。再继续滴加NaOH溶液，沉淀量开始减小，沉淀量最小时为Mg(OH)2，其质量为11.6g，故到沉淀量最大时Al(OH)3的质量为19.4g-11.6g=7.8g，物质的量为0.1mol，氢氧化镁是11.6g÷58g/mol＝0.2mol，根据原子守恒可知镁铝合金中，Mg与Al的物质的量之比为2∶1，A正确；B、根据Al(OH)3＋OH－＝NaAlO2＋2H2O可知当氢氧化铝恰好溶解时生成0.1mol偏铝酸钠，此时共计消耗氢氧化钠是0.15L×6mol/L＝0.9mol，则根据钠离子守恒可知溶液中氯化钠是0.9mol－0.1mol＝0.8mol，所以原氯化氢的物质的量是0.8mol，则盐酸的浓度是0.8mol÷0.2L＝4.0mol/L，B正确；C、未加氢氧化钠溶液之前溶液中含有盐酸、0.1mol氯化铝和0.2mol氯化镁，则根据氯离子守恒可知剩余氯化氢的物质的量是0.8mol－0.1mol×3－0.2mol×2＝0.1mol，0.1mol盐酸消耗氢氧化钠是0.1mol，体积是0.1mol÷6mol/L＝0.017L＝17mL，即x＝17，C错误；D、根据以上分析可知图像中，Ox段的离子方程式为：H++OH－=H2O；y～150段的离子方程式为：Al(OH)3+OH－=AlO2－+2H2O，D正确。答案选C。
9．现有一块已知质量为mg的镁铝合金，欲测定其中铝的质量分数，几位同学设计了以下几种不同的实验方案：
方案Ⅰ：镁铝合金过滤、洗涤、干燥→测定剩余固体质量m1g
方案Ⅱ：镁铝合金生成气体在标准状况下的体积为VL
方案Ⅲ：镁铝合金溶液过滤、洗涤、干燥→测定沉淀质量m2g
请回答以下问题：
（1）上述方案能测定出铝的质量分数的是________
A．都能 B．Ⅰ不能，Ⅱ和Ⅲ能
C．Ⅱ不能，Ⅰ和Ⅲ能 D．Ⅰ和Ⅱ不能，Ⅲ能
（2）如果方案Ⅲ过滤得到沉淀没有洗涤、干燥，测得铝的质量分数会________（填“偏大”、“偏小”或“无影响”）
（3）某同学综合上述方案，设计如图1所示的实验步骤，确定合金组成．
①用字母m、n表示合金中铝的质量分数为_____________．
②若合金中Al的物质的量分数为x，金属总物质的量为6mol，试在图2中作出y随x变化的曲线___________．当y=7.5mol时，该合金中镁铝的原子数之比为___________．
【答案】（1）A （2） 偏小 （3） 1：1
【解析】
（1）实验设计Ⅰ：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Ⅱ：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Ⅲ：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，所以上述三个方案都能测定出铝的质量分数，故选A；
（2）如果方案Ⅲ过滤得到沉淀没有洗涤、干燥，则测得的Mg（OH）2沉淀的质量偏大，所以测得镁的质量分数会偏大，即测得铝的质量分数偏小，
（3）①合金加入过量氢氧化钠得到的沉淀为氢氧化镁，灼烧后可得到氧化镁，根据氧化镁的质量ng，可知镁的质量为×ng=0.6ng，所以铝的质量分数为，
②Al的物质的量分数为x，金属总物质的量为6mol，如x=0，则全被为镁，6mol镁反应生成6mol氢气，如x=1，则全被为铝，则6mol铝生成氢气9mol，则图象为
当y=7.5mol时，该合金是一种金属互化物，设合金中Mg为m mol，Al为n mol，则m+n=6；m+1.5n=7.5，解得m=3，n=3，所以该合金中镁铝的原子数之比为1：1，
10．铝合金是日常生活中常见的金属合金材料，某化学小组为测定某硬铝合金的组成，查阅资料可知：硬铝合金主要分为：Al-Cu-Mg系和Al-Si-Mg系，常温下单质硅不与硫酸、盐酸、硝酸等强酸反应，与NaOH溶液发生反应Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2↑。
回答下面问题：
称取某硬铝样品18.4 g，分成两等份，一份加入足量稀硫酸中，生成8.96L H2(已换算成标准状况)，一份加入足量氢氧化钠溶液中，生成8.96L H2(已换算成标准状况)。
(1)镁单质不与碱反应，写出镁单质与硫酸反应的离子方程式：___________。
(2)写出单质Al分别与H2SO4和NaOH反应的离子方程式：___________、___________。
(3)该硬铝合金属于___________系。
(4)该硬铝合金样品中n(Al)= __mol；n(Mg)= _____mol。
【答案】(1)Mg+2H+=Mg2+ +H2↑ (2) 2Al+6H+ =2Al3+ +3H2↑ 2Al+2OH-+2H2O=2AlO+3H2↑ (3) Al-Si-Mg (4) 0.2 0.1
【解析】
(1)镁与硫酸反应生成硫酸镁和氢气，离子方程式为：Mg+2H+=Mg2+ +H2↑，故答案为：Mg+2H+=Mg2+ +H2↑；
(2)铝和硫酸反应生成硫酸铝和氢气，离子方程式为：2Al+6H+ =2Al3+ +3H2↑；铝和氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和氢气，离子方程式为：2Al+2OH-+2H2O=2AlO+3H2↑；故答案为：2Al+6H+ =2Al3+ +3H2↑；2Al+2OH-+2H2O=2AlO+3H2↑；
(3)由题干信息知，取某硬铝样品18.4 g，分成两等份，一份加入足量稀硫酸中，生成8.96L H2(已换算成标准状况)，一份加入足量氢氧化钠溶液中，生成8.96L H2，生成的氢气相同，若该硬铝合金属于Al-Cu-Mg，其中的Cu、Mg与碱不反应，则合金与足量氢氧化钠反应时放出的氢气必定小于8.96 L，所以该合金为Al-Si-Mg系，故答案为：Al-Si-Mg；
(4)铝与盐酸、氢氧化钠反应生成氢气时，物质的量之比相同，已知Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2↑，Mg+2H+=Mg2+ +H2↑，且此合金与足量的硫酸、氢氧化钠反应放出相同物质的量的氢气，则n(Si):n(Mg)=1:2，设该硬铝合金样品中铝的物质的量为n(Al)，镁的物质的量为n(Mg)，硅的物质的量为n(Mg)，则，，联立解得n(Al)=0.2 mol；n(Mg)=0.1 mol，故答案为：0.2；0.1。
11．某化学兴趣小组按照下列流程进行“镁铝合金制备硫酸铝晶体”的实验。
(1)硫酸铝在水中电离的方程式为_____________。写出镁铝合金与NaOH溶液反应的离子方程式____________，金属X的化学式为__________。
(2)操作①—③操作中均含有的一个操作的名称是______。
(3)从经济角度，流程中第一次加入稀硫酸最好改为_______(填化学式)。
(4)该兴趣小组为测定镁铝合金中各组成的质量分数，设计如图装置。
①加入样品的质量为a克，为了测定数据准确，反应完全后，进行读数时，要注意_______(写一点)；
②若气体体积为x L(标况下)，则样品中铝的质量分数为______。
【答案】(1)Al2(SO4)3=2Al3++3SO42- 2Al+2OH-+6H2O=2[Al(OH)4]-+3H2↑ Mg (2) 过滤 (3) CO2 (4) 冷却到室温进行读数；或视线与凹液面最低处相切；或调节量筒高度使得其液面与水槽液面相平 45x/56a 或9x/11.2a
【解析】
【分析】
镁不能与碱反应，用氢氧化钠溶液先将镁铝分离并得到偏铝酸钠溶液，对滤液进行酸化得到氢氧化铝沉淀，过滤后将其溶解在稀硫酸中，最后将硫酸铝溶液进行蒸发结晶等得到目标产物，据此解答。
【解析】
(1)硫酸铝在溶液中完全电离，则硫酸铝在水中电离的方程式为Al2(SO4)3＝2Al3++3SO42-。镁铝合金与NaOH溶液反应时镁不反应，铝反应生成四羟基合铝酸钠和氢气，反应的离子方程式2Al+2OH-+6H2O＝2[Al(OH)4]-+3H2↑，金属X是镁，化学式为Mg。
(2)操作①～③操作中均含有的一个操作的名称是过滤。
(3)由于碳酸也能与偏铝酸盐反应产生氢氧化铝，则从经济角度，流程中第一次加入稀硫酸最好改为CO2。
(4)①由于气体的体积受温度和压强影响大，则反应完全后，进行读数时，要注意冷却到室温进行读数，视线与凹液面最低处相切，调节量筒高度使得其液面与水槽液面相平；
②若气体体积为x L(标况下)，即氢气的物质的量是x/22.4 mol，则根据方程式可知铝的物质的量是 mol×，则样品中铝的质量分数为。
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【热点题型】12 定量测定合金组成的两种方法
1．定量集气法
定量集气法是指收集合金中某种物质溶于酸或碱溶液时所产生的气体的量，应用化学方程式或关系式来判断合金的组成。其原理的关键点是某组分具有特殊性质(特别是与酸或碱反应能产生气体)。其操作要点和注意事项有：保证装置的气密性良好，注意收集气体的读数方法。
2．沉淀法
沉淀法测定物质含量是常用的一种方法，采用沉淀法时涉及的基本实验操作和主要问题有：称量、溶解(溶解试剂)、沉淀(重点是沉淀试剂的选择)、过滤、沉淀洗涤、沉淀的干燥、称量及数据的处理(包括测定结果的误差分析)。
【典例精析】
1．将一定量的镁和铜组成的混合物加入到稀硝酸中，金属完全溶解（假设反应中还原产物只有NO）。向反应后的溶液中加入3 mol/L NaOH溶液至沉淀完全，测得生成沉淀的质量比原合金的质量增加5.1 g。下列叙述不正确的是
A．当生成的沉淀量达到最大时，消耗NaOH溶液的体积V≥100 mL
B．当金属全部溶解时收集到NO气体的体积一定为2.24 L
C．参加反应的金属的总质量3.6 g＜m＜9.6 g
D．当金属全部溶解时，参加反应的硝酸的物质的量一定是0.4 mol
2．如图表示金属X、Y及它们的合金Z分别与足量盐酸反应放出H2量的情况。横坐标表示消耗金属的物质的量，纵坐标表示在标准状况下产生H2的体积。下列有关合金组成的判断正确的是
A．n(Na)∶n(Fe)＝2∶1
B．n(Mg)∶n(K)＝1∶2
C．n(Na)∶n(Al)＝1∶3
D．n(K)∶n(Al)＝1∶1
3．现有铁、碳两种元素组成的合金，某实验小组为了研究该合金的性质并测定该合金中碳的质量分数，设计了如下实验方案和实验装置：
（1）取ag合金粉末放入蒸馏烧瓶，并加入足量浓硫酸，A、B中均无明显现象，原因是________________________________________________。
（2）反应一段时间后，B中的现象为___________________________。
（3）装置C的作用是________________；装置D的作用是___________，F的作用是___________________________________________。
（4）反应结束后，若U形管E增重m g，则合金中碳的质量分数为________。（用含m和a的式子表示）
【专题精练】
1．某科研所欲检测一合金的成分，特做如下实验：取该合金64克，与足量的氯气完全反应，消耗氯气71克，则合金的组成可能是
A．Cu Zn B．Na Zn C．Fe Ca D．Cu Ca
2．可能由 Al、 Mg、 Cu、 Fe 中的若干金属组成的合金 2．4 克与足量的硫酸溶液反应， 产生标准状况时的氢气 2．24L，则关于合金的组成的叙述正确的是
A．一定有 Mg B．若有 Al 则一定有 Fe
C．若有 Cu 则一定有 Al D．若有 Mg 则一定有 Cu
3．把5.1克某合金的粉末放入过量盐酸中，得到5.6L(标况)氢气，则该合金的组成为
A．钠和钾 B．钙和镁 C．铝和镁 D．钠和铁
4．在11.2 g铁和铜组成的合金中加入过量的硝酸溶液，合金完全溶解，同时生成气体X，再向所得溶液中加入足量的NaOH溶液，生成21.4 g沉淀，则下列表示X组成的选项中合理的是
A．0.3 mol NO2 B．0.3 mol NO、0.1 mol NO2
C．0.6 mol NO D．0.3 mol NO2、0.1 mol NO
5．中国-094核潜艇上的核反应堆内使用了液体钠铝合金（单质钠和单质铝熔合而成，可看作二者的混合物）做载热介质，有关说法不正确的是
A．铝钠合金投入到足量氯化铜溶液中，肯定有氢氧化铜沉淀也可能有铜析出
B．铝钠合金若投入一定的水中可得无色溶液，则n（Al）≤n（Na）
C．m g 钠铝合金投入足量水中，若所得溶液只含一种溶质，则其中含有钠的质量为0.46m g
D．若mg不同组成的铝钠合金投入足量盐酸中，若放出的H2越多，则钠的质量分数越大
6．标准状况下分别向甲、乙、丙三个容器中加入30.0 mL同浓度的盐酸，再加入不同质量的由两种金属组成的同种合金粉末，测量放出气体的体积。另在甲、乙、丙三个容器中加入30.0 mL与盐酸同浓度的氢氧化钠溶液，再分别加入与上述实验相同质量的同种合金，测量放出气体的体积。所得数据如下表所示：
反应容器 甲 乙 丙
合金的质量/g 0.510 1.53 3.57
与盐酸反应产生气体的体积/L 0.560 0.672 0.672
与氢氧化钠反应产生气体的体积/L 0.336 x y
根据表中数据不可能得出的结论是
A．盐酸的物质的量浓度为2 mol·L－1 B．合金可能由镁与铝组成
C．x=2.016 D．y=2.016
7．为了测定铁铜合金的组成，将7.6g铁、铜合金加入100mL某浓度的稀硝酸中，将合金完全溶解后，共收集到NO气体2.24L(标准状况下)，并测得溶液中H+的浓度为0.5mol L-1，若反应前后溶液的体积变化忽略不计，则下列判断正确的是
A．上述反应中金属共失去电子0.1mol
B．合金中，铜的质量为2.8g
C．原硝酸的浓度：c(HNO3)=4.5mol L-1
D．要使溶液中的金属离子完全沉淀，需加5mol L-1的NaOH溶液60mL
8．将一定质量由镁和铝组成的合金投入200 mL一定物质的量浓度的盐酸中，合金全部溶解，向所得溶液中滴加6 mol/L的NaOH溶液到过量，生成沉淀的质量与加入的NaOH溶液的体积关系如下图所示：
下列说法不正确的是
A．镁铝合金中，Mg与Al的物质的量之比为 2∶1
B．所用盐酸的物质的量浓度为4 mol/L
C．图像中的x=20
D．图像中，Ox 段的离子方程式为：H++OH-= H2O；y～150 段的离子方程式为：Al(OH)3+OH-=AlO2-+ 2H2O
9．现有一块已知质量为mg的镁铝合金，欲测定其中铝的质量分数，几位同学设计了以下几种不同的实验方案：
方案Ⅰ：镁铝合金过滤、洗涤、干燥→测定剩余固体质量m1g
方案Ⅱ：镁铝合金生成气体在标准状况下的体积为VL
方案Ⅲ：镁铝合金溶液过滤、洗涤、干燥→测定沉淀质量m2g
请回答以下问题：
（1）上述方案能测定出铝的质量分数的是________
A．都能 B．Ⅰ不能，Ⅱ和Ⅲ能
C．Ⅱ不能，Ⅰ和Ⅲ能 D．Ⅰ和Ⅱ不能，Ⅲ能
（2）如果方案Ⅲ过滤得到沉淀没有洗涤、干燥，测得铝的质量分数会________（填“偏大”、“偏小”或“无影响”）
（3）某同学综合上述方案，设计如图1所示的实验步骤，确定合金组成．
①用字母m、n表示合金中铝的质量分数为_____________．
②若合金中Al的物质的量分数为x，金属总物质的量为6mol，试在图2中作出y随x变化的曲线___________．当y=7.5mol时，该合金中镁铝的原子数之比为___________．
10．铝合金是日常生活中常见的金属合金材料，某化学小组为测定某硬铝合金的组成，查阅资料可知：硬铝合金主要分为：Al-Cu-Mg系和Al-Si-Mg系，常温下单质硅不与硫酸、盐酸、硝酸等强酸反应，与NaOH溶液发生反应Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2↑。
回答下面问题：
称取某硬铝样品18.4 g，分成两等份，一份加入足量稀硫酸中，生成8.96L H2(已换算成标准状况)，一份加入足量氢氧化钠溶液中，生成8.96L H2(已换算成标准状况)。
(1)镁单质不与碱反应，写出镁单质与硫酸反应的离子方程式：___________。
(2)写出单质Al分别与H2SO4和NaOH反应的离子方程式：___________、___________。
(3)该硬铝合金属于___________系。
(4)该硬铝合金样品中n(Al)= __mol；n(Mg)= _____mol。
11．某化学兴趣小组按照下列流程进行“镁铝合金制备硫酸铝晶体”的实验。
(1)硫酸铝在水中电离的方程式为_____________。写出镁铝合金与NaOH溶液反应的离子方程式____________，金属X的化学式为__________。
(2)操作①—③操作中均含有的一个操作的名称是______。
(3)从经济角度，流程中第一次加入稀硫酸最好改为_______(填化学式)。
(4)该兴趣小组为测定镁铝合金中各组成的质量分数，设计如图装置。
①加入样品的质量为a克，为了测定数据准确，反应完全后，进行读数时，要注意_______(写一点)；
②若气体体积为x L(标况下)，则样品中铝的质量分数为______。
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