Question

某混合金属粉末，除Mg外还含有Al、Zn中的一种或两种，含量都在10%以上。某研究小组设计实验探究该混合金属粉末中铝、锌元素的存在。

所用试剂：样品、pH试纸、稀H₂SO₄、NaOH溶液、稀NH₃·H₂O。

该小组探究过程如下：

●查阅资料：

①镁、铝、锌都是银白色的金属 ②锌(Zn)可以与NaOH溶液反应生成H2 ③Zn(OH)2为白色固体，难溶于水，可溶于强碱及NH3·H2O ④Zn2+易形成络合物如［Zn(NH3)4］2+，该络合物遇强酸分解生成Zn2+、NH4+

●提出假设：

（1）假设①：该混合金属粉末中除镁外还含有铝元素；

假设②：该混合金属粉末中除镁外还含有锌元素；

假设③：                                        。

●实验探究：

甲同学基于假设③设计实验方案如下：

乙同学同样基于假设3设计另一实验方案如下：

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

（3）丙同学认为乙同学的方案比甲同学的好，理由是                  。

（4）丁同学研究了甲、乙两同学的方案后，在其中一种方案的基础上用最简便方法测定了Wg样品中金属镁(Mg)的质量，他的方法是                 。

（5）操作Ⅰ的主要过程是：在滤液中逐滴加入             ，直至生成的沉淀刚好溶解，再加入足量的                。

（6）某溶液中含有Zn²⁺、Al³⁺、NH₄⁺和SO₄^2－等离子，向其中逐滴加入NaOH溶液，则生成沉淀的物质的量与加入NaOH溶液体积关系的图像正确的是__________。

 

 

Answer 1

【答案】

（1）该混合金属粉末中除镁外还含有铝、锌元素 （2）NaOH溶液；Al(OH)₃

（3）步骤简单，节约试剂；（4）将沉淀C洗涤、小心干燥后称量；（5）稀硫酸；稀氨水；（6）B

【解析】

试题分析：（1）由于混合金属粉末，除Mg外还含有Al、Zn中的一种或两种，实验根据假设①②可知，假设③应该是该混合金属粉末中除镁外还含有铝、锌元素。

（2）样品与稀硫酸反应生成相应的硫酸盐。由于氢氧化锌、氢氧化铝均能和氢氧化钠溶液反应，所以首先加入过量的氢氧化钠溶液得到氢氧化镁沉淀，而锌离子和铝离子分别是生成相应的偏铝酸盐，即M是氢氧化钠溶液，沉淀A是氢氧化镁。由于Zn(OH)₂为白色固体，难溶于水，可溶于强碱及NH₃·H₂O，但氢氧化铝不能溶于氨水中，所以可以向滤液中先加入酸将偏铝酸盐转化为锌离子和铝离子，然后加入过量的氨水得到氢氧化铝白色沉淀，而锌离子转化为［Zn(NH₃)₄］²⁺，所以沉淀B是氢氧化铝。由于Zn²⁺易形成络合物如［Zn(NH₃)₄］²⁺，该络合物遇强酸分解生成Zn²⁺、NH₄⁺，所以向滤液中加入稀硫酸即可生成Zn²⁺、NH₄⁺，最后加入适量的氢氧化钠溶液生成氢氧化锌沉淀。

（3）由于锌(Zn)、铝均可以与NaOH溶液反应生成H₂，所以在乙方案中首先加入过量的氢氧化钠溶液，将锌和铝溶解，而镁不溶解，即沉淀C是镁。而后续的操作与甲方案是相同的，所以乙同学的方案比甲同学的好，理由是步骤简单，节约试剂。

（4）由于在乙方案中沉淀C就是镁，所以只需要将沉淀C洗涤、小心干燥后称量即可得出镁的含量。

（5）根据以上分析可知，操作Ⅰ的主要过程是：在滤液中逐滴加入稀硫酸，直至生成的沉淀刚好溶解，最后再加入足量的氨水即可生成氢氧化铝白色沉淀。

（6）某溶液中含有Zn²⁺、Al³⁺、NH₄⁺和SO₄^2－等离子，向其中逐滴加入NaOH溶液，则首先生成氢氧化锌、氢氧化铝沉淀。由于氢氧化锌能溶解在氨水中，所以加入的氢氧化钠首先溶解氢氧化锌，然后氢氧化钠再与溶液中的NH₄^＋反应，最后加入的氢氧化钠再和氢氧化铝反应而使其溶解，因此生成沉淀的物质的量与加入NaOH溶液体积关系的图像正确的是B。

考点：考查实验方案设计与评价；物质的分离与提纯；以及沉淀生成与溶解的图像分析与判断