Question

某混合金屬粉末，除Mg外還含有Al、Zn中的一種或兩種，含量都在10%以上。某研究小組設計實驗探究該混合金屬粉末中鋁、鋅元素的存在。

所用試劑：樣品、pH試紙、稀H₂SO₄、NaOH溶液、稀NH₃·H₂O。

該小組探究過程如下：

●查閱資料：

①鎂、鋁、鋅都是銀白色的金屬 ②鋅(Zn)可以與NaOH溶液反應生成H2 ③Zn(OH)2為白色固體，難溶于水，可溶于強堿及NH3·H2O ④Zn2+易形成絡合物如［Zn(NH3)4］2+，該絡合物遇強酸分解生成Zn2+、NH4+

●提出假設：

（1）假設①：該混合金屬粉末中除鎂外還含有鋁元素；

假設②：該混合金屬粉末中除鎂外還含有鋅元素；

假設③：                                        。

●實驗探究：

甲同學基于假設③設計實驗方案如下：

乙同學同樣基于假設3設計另一實驗方案如下：

（2）試劑M是________________；沉淀B是               。

（3）丙同學認為乙同學的方案比甲同學的好，理由是                  。

（4）丁同學研究了甲、乙兩同學的方案后，在其中一種方案的基礎上用最簡便方法測定了Wg樣品中金屬鎂(Mg)的質量，他的方法是                 。

（5）操作Ⅰ的主要過程是：在濾液中逐滴加入             ，直至生成的沉淀剛好溶解，再加入足量的                。

（6）某溶液中含有Zn²⁺、Al³⁺、NH₄⁺和SO₄^2－等離子，向其中逐滴加入NaOH溶液，則生成沉淀的物質的量與加入NaOH溶液體積關系的圖像正確的是__________。

 

 

Answer 1

【答案】

（1）該混合金屬粉末中除鎂外還含有鋁、鋅元素 （2）NaOH溶液；Al(OH)₃

（3）步驟簡單，節約試劑；（4）將沉淀C洗滌、小心干燥后稱量；（5）稀硫酸；稀氨水；（6）B

【解析】

試題分析：（1）由于混合金屬粉末，除Mg外還含有Al、Zn中的一種或兩種，實驗根據假設①②可知，假設③應該是該混合金屬粉末中除鎂外還含有鋁、鋅元素。

（2）樣品與稀硫酸反應生成相應的硫酸鹽。由于氫氧化鋅、氫氧化鋁均能和氫氧化鈉溶液反應，所以首先加入過量的氫氧化鈉溶液得到氫氧化鎂沉淀，而鋅離子和鋁離子分別是生成相應的偏鋁酸鹽，即M是氫氧化鈉溶液，沉淀A是氫氧化鎂。由于Zn(OH)₂為白色固體，難溶于水，可溶于強堿及NH₃·H₂O，但氫氧化鋁不能溶于氨水中，所以可以向濾液中先加入酸將偏鋁酸鹽轉化為鋅離子和鋁離子，然后加入過量的氨水得到氫氧化鋁白色沉淀，而鋅離子轉化為［Zn(NH₃)₄］²⁺，所以沉淀B是氫氧化鋁。由于Zn²⁺易形成絡合物如［Zn(NH₃)₄］²⁺，該絡合物遇強酸分解生成Zn²⁺、NH₄⁺，所以向濾液中加入稀硫酸即可生成Zn²⁺、NH₄⁺，最后加入適量的氫氧化鈉溶液生成氫氧化鋅沉淀。

（3）由于鋅(Zn)、鋁均可以與NaOH溶液反應生成H₂，所以在乙方案中首先加入過量的氫氧化鈉溶液，將鋅和鋁溶解，而鎂不溶解，即沉淀C是鎂。而后續的操作與甲方案是相同的，所以乙同學的方案比甲同學的好，理由是步驟簡單，節約試劑。

（4）由于在乙方案中沉淀C就是鎂，所以只需要將沉淀C洗滌、小心干燥后稱量即可得出鎂的含量。

（5）根據以上分析可知，操作Ⅰ的主要過程是：在濾液中逐滴加入稀硫酸，直至生成的沉淀剛好溶解，最后再加入足量的氨水即可生成氫氧化鋁白色沉淀。

（6）某溶液中含有Zn²⁺、Al³⁺、NH₄⁺和SO₄^2－等離子，向其中逐滴加入NaOH溶液，則首先生成氫氧化鋅、氫氧化鋁沉淀。由于氫氧化鋅能溶解在氨水中，所以加入的氫氧化鈉首先溶解氫氧化鋅，然后氫氧化鈉再與溶液中的NH₄^＋反應，最后加入的氫氧化鈉再和氫氧化鋁反應而使其溶解，因此生成沉淀的物質的量與加入NaOH溶液體積關系的圖像正確的是B。

考點：考查實驗方案設計與評價；物質的分離與提純；以及沉淀生成與溶解的圖像分析與判斷