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
該小組探究過程如下：
查閱資料：
①鎂、鋁、鋅都點白色金屬；
②鋅（Zn）可以與NaOH溶液反應(yīng)生成H₂；
③Zn（OH）₂為白色固體，難溶于水，可溶于強(qiáng)堿及NH₃?H₂O；
④Zn²⁺易形成絡(luò)合物[Zn(NH3)4]2+，該絡(luò)合物遇強(qiáng)酸分解生成Zn2+、N

H

+ 4

．
提出假設(shè)：
（1）假設(shè)1：該混合金屬粉末中除鎂外還含有

 

元素；
（2）假設(shè)2：該混合金屬粉末中除鎂外還含有

 

元素；
（3）假設(shè)3：該混合金屬粉末中除鎂外還含有鋁、鋅元素．
實驗探究：
基于假設(shè)3，甲同學(xué)設(shè)計了如圖1所示的實驗方案，乙同學(xué)設(shè)計了如圖2所示的實驗方案：

（1）試劑M是

 

．
（2）寫出操作Ⅰ的過程

 

．
（3）丙同學(xué)認(rèn)為乙同學(xué)的方案比甲同學(xué)的好，理由是

 

．
（4）丁同學(xué)研究了甲、乙兩同學(xué)的方案后，用最簡便的方法測定了W g樣品中金屬鎂（Mg）的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，他的方法

 

．

Answer 1

考點：物質(zhì)的檢驗和鑒別的實驗方案設(shè)計,物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用

專題：實驗設(shè)計題,元素及其化合物

分析：提出假設(shè)：實驗探究該混合金屬粉末中鋁、鋅元素的存在，可假設(shè)只含Al，或假設(shè)只含Zn，或二者都有，以此驗證；
實驗探究：（1）（2）根據(jù)甲同學(xué)基于假設(shè)③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(qiáng)堿生成了沉淀不溶解，而鋁鹽和鋅鹽加過量的強(qiáng)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NaOH溶液，
第二次為：Al（OH）₃，鋁鹽和鋅鹽加過量的強(qiáng)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；
（3）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；
（4）Mg不與堿反應(yīng)，沉淀C為Mg，以此解答．

解答： 解：提出假設(shè)：除Mg外，還含有Al、Zn中的一種或兩種，因此粉末的組成有三種可能，即除Mg外只含Al、只含Zn、或既含Al又含Zn，
故答案為：Al；Zn；
實驗探究：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(qiáng)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）由上述分析可知，試劑M為NaOH溶液，故答案為：NaOH溶液；
Al（OH）₃；
（2）操作I為在濾液中加入稀硫酸，直至生成的沉淀剛好溶解，再加入足量的稀氨水，故答案為：在濾液中加入稀硫酸，直至生成的沉淀剛好溶解，再加入足量的稀氨水；
（3）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，其優(yōu)點為步驟簡單，節(jié)約試劑，
故答案為：步驟簡單，節(jié)約試劑；
（4）Mg不與堿反應(yīng)，圖2中沉淀C為Mg，將沉淀C小心洗滌、干燥后稱量、計算即可測定了W g樣品中金屬鎂（Mg）的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，故答案為：將沉淀C小心洗滌、干燥后稱量、計算即可．

點評：本題考查了金屬的性質(zhì)以及實驗方案的設(shè)計，題目難度較大，尤其是鋅及其化合物性質(zhì)的運用，注意把握性質(zhì)的差異分析分離流程為解答的關(guān)鍵．