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(shè)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．
背景資料：
①鋅與鋁性質(zhì)相似，可以與NaOH溶液反應(yīng)生成H₂和Na₂ZnO₂；
②Zn（OH）₂為白色固體，難溶于水，可溶于強堿和氨水．與氨水反應(yīng)生成配合物[Zn（NH₃）₄]²⁺，該配合物遇強酸反應(yīng)生成Zn²⁺、NH₄⁺甲同學(xué)設(shè)計的實驗方案如下：

（1）方案中試劑M是

 

；沉淀B是

 

．
（2）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

 

．
（3）若金屬中含鋁，則沉淀

 

（選填沉淀編號）的質(zhì)量不為零；若金屬中含鋅，則沉淀

 

（選填沉淀編號）的質(zhì)量不為零．
（4）乙同學(xué)對甲同學(xué)的方案做了如下改進：

與甲同學(xué)的方案相比，此方案的優(yōu)點有

 

．
（5）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(zhì)的量與加入NaOH溶液體積關(guān)系的圖象正確的是

 

．

（6）上題中當(dāng)沉淀質(zhì)量最大時，溶液呈

 

（從下列選項中選填，下同）；當(dāng)沉淀只有一種成分時，溶液可能呈

 

．
A．酸性    B．中性      C．堿性       D．可能酸性，也可能堿性．

Answer 1

考點：探究物質(zhì)的組成或測量物質(zhì)的含量,物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用

專題：實驗探究和數(shù)據(jù)處理題

分析：根據(jù)甲同學(xué)設(shè)計實驗方案，樣品加入酸之后生成了鎂鹽、鋁鹽和鋅鹽，鎂鹽加過量的強堿生成了沉淀不溶解，而鋁鹽和鋅鹽加過量的強堿先生成了沉淀然后沉淀溶解；而鎂鹽、鋁鹽加過量的弱堿也生成了沉淀，然后沉淀不溶解，鋅鹽加過量的弱堿先生成了沉淀然后沉淀溶解，由實驗方案可知鎂鹽、鋁鹽和鋅鹽形成的沉淀分三次分離，第一次為：Mg（OH）₂，試劑M為過量NaOH溶液，第二次為：Al（OH）₃，鋁鹽和鋅鹽加過量的強堿先生成了沉淀，然后沉淀溶解，在濾液中逐滴加入稀硫酸，直至生成的沉淀剛好溶解，又形成了鋁鹽和鋅鹽，鋅鹽加過量的弱堿先生成了沉淀，然后沉淀溶解，鋁鹽加過量的弱堿也生成了沉淀，然后沉淀不溶解，這樣實現(xiàn)了Al（OH）沉淀的分離；第三次為Zn（OH）₂，在濾液中逐滴加入稀硫酸，直至生成的沉淀剛好溶解，再加入適量的NaOH溶液，形成沉淀；
（1）分析可知M為過量氫氧化鈉溶液，沉淀B為氫氧化鋁；
（2）鋁鹽和鋅鹽加過量的強堿先生成了沉淀，然后沉淀溶解，在濾液中逐滴加入稀硫酸，直至生成的沉淀剛好溶解，又形成了鋁鹽和鋅鹽，鋅鹽加過量的弱堿先生成了沉淀，然后沉淀溶解，鋁鹽加過量的弱堿也生成了沉淀，然后沉淀不溶解，這樣實現(xiàn)了Al（OH）沉淀的分離；
（3）依據(jù)上述分析可知，若金屬中含鋁，則沉淀B不為0；若金屬中含鋅，則沉淀C不為0；
（4）根據(jù)對比甲、乙兩同學(xué)的實驗，發(fā)現(xiàn)甲比乙多了第一步加稀硫酸；
（5）根據(jù)反應(yīng)的先后順序以及量的關(guān)系來分析．
（6）依據(jù)（5）中分析沉淀質(zhì)量最大是鋅、鋁全部沉淀，則溶液中銨根離子水解顯酸性，但沉淀只有一種成分，Al（OH）₃～NaOH，Zn（OH）₂～2NaOH，相同物質(zhì)的量的沉淀溶解消耗的NaOH不同，則為Zn（OH）₂，溶液中含有偏鋁酸鈉，溶液呈堿性．

解答： 解：由實驗方案可知鎂鹽、鋁鹽和鋅鹽形成的沉淀分三次分離，第一次為：Mg（OH）₂，試劑M為NaOH溶液，第二次為：Al（OH）₃，鋁鹽和鋅鹽加過量的強堿先生成了沉淀，然后沉淀溶解，在濾液中逐滴加入稀硫酸，直至生成的沉淀剛好溶解又形成了鋁鹽和鋅鹽，鋅鹽加過量的弱堿先生成了沉淀，然后沉淀溶解，鋁鹽加過量的弱堿也生成了沉淀，然后沉淀不溶解，實現(xiàn)了Al（OH）₃沉淀的分離；第三次為Zn（OH）₂，在濾液中逐滴加入稀硫酸，直至生成的沉淀剛好溶解，再加入適量的NaOH溶液，形成沉淀；
（1）上述分析可知M為過濾的氫氧化鈉溶液，沉淀B為Al（OH）₃沉淀，故答案為：過量NaOH溶液；Al（OH）₃；
（2）鋁鹽和鋅鹽加過量的強堿先生成了沉淀，然后沉淀溶解，在濾液中逐滴加入稀硫酸，直至生成的沉淀剛好溶解，又形成了鋁鹽和鋅鹽，鋅鹽加過量的弱堿先生成了沉淀，然后沉淀溶解，鋁鹽加過量的弱堿也生成了沉淀，然后沉淀不溶解，這樣實現(xiàn)了Al（OH）₃沉淀的分離；
故答案為：稀硫酸；稀氨水；  
（3）依據(jù)上述分析可知，若金屬中含鋁，則沉淀B為氫氧化鋁不為0；若金屬中含鋅，則沉淀C為氫氧化鋅不為0，故答案為：B；C；
（4）對比甲、乙兩同學(xué)的實驗，發(fā)現(xiàn)甲比乙多了第一步加稀硫酸，故答案為：步驟簡單，節(jié)約試劑；
（5）先發(fā)生的反應(yīng)是Al³⁺和Zn²⁺與OH^-生成沉淀，隨后隨著NaOH的加入，沉淀減少直至消失，此時是因為生成的沉淀都能溶解在NaOH溶液中，但Al（OH）₃～NaOH，Zn（OH）₂～2NaOH，所以相同物質(zhì)的量的沉淀溶解消耗的NaOH不同，最后NH₄⁺和OH^-反應(yīng)生成NH₃?H₂O，故選：B；
（6）依據(jù)（5）中分析沉淀質(zhì)量最大是鋅、鋁全部沉淀，則溶液中銨根離子水解顯酸性，但沉淀只有一種成分，Al（OH）₃～NaOH，Zn（OH）₂～2NaOH，相同物質(zhì)的量的沉淀溶解消耗的NaOH不同，則為Zn（OH）₂，溶液中含有偏鋁酸鈉，溶液呈堿性，
故答案為：A；C．

點評：本題主要考查了金屬的性質(zhì)以及實驗方案的設(shè)計，難度較大，尤其是鋁、鋅及其化合物性質(zhì)的運用，流程分析是關(guān)鍵．