Question

7．某化學研究性學習小組擬對一種焰火原料（由兩種短周期的常見金屬單質Li，Na，Mg，Al組成的合金粉末）進行探究．請完成下列探究報告．
【探究目的】探究該焰火原料的組成
【資料檢索】①Mg²⁺檢驗方法：取2滴待檢液，加入2滴2mol•L^-1NaOH溶液，再加入1滴鎂試劑（Ⅰ）染料（對硝基苯偶氮苯二酚）．若出現(xiàn)沉淀并吸附鎂試劑（Ⅰ）染料呈天藍色，表示待檢液中含有Mg²⁺．但Ag⁺、Cu²⁺、Fe³⁺、NH₄⁺會妨礙Mg²⁺檢出
②Mg（OH）₂可溶于濃的氯化銨溶液，其他的常見不溶堿難溶于氯化銨
③很多合金是金屬互化物，有確定的化學組成
【探究思路】①確定焰火原料所含金屬種類；②測定焰火原料的化學式
【實驗探究】（1）甲同學進行了初步試驗，實驗步驟和實驗現(xiàn)象如下．請?zhí)顚懴卤恚?br />

試驗序號	實 驗 步 驟	實 驗 現(xiàn) 象	結  論
①	取少量該焰火原料加入冷水	無明顯現(xiàn)象	不含Li、Na等活潑金屬
②	取少量該焰火原料加入稀鹽酸	完全溶解，有大量氣體產(chǎn)生，溶液呈無色	可能含鈹（Be）、鎂（Mg）、鋁（Al）三種金屬中的任意兩種

（2）乙同學取甲第②組實驗的溶液，加入鎂試劑（Ⅰ）染料，得出合金中不含鎂．乙的結論錯誤（選填“正確”或“錯誤”），你的理由是由資料知，反應必須在堿性條件下進行．
（3）丙同學設計實驗方案，確定焰火原料中的金屬種類，實驗記錄如下．

由丙的實驗記錄可知，該焰火原料是由Mg和Al兩種金屬組成的合金；實驗中濾液加入足量氫氧化鈉溶液后需煮沸，煮沸的理由是將NH₄⁺轉化為NH₃，煮沸促進氨氣逸出，防止NH₄⁺干擾Mg²⁺的檢驗．
（4）丁同學利用丙同學的結論，設計如下圖所示的實驗步驟，確定合金組成．

問題討論：
①能確定合金組成的數(shù)據(jù)組有a、b、c（填寫選項字母）；
A．m、n  B．m、y C．n、y
②若合金中相對原子質量較小的金屬的物質的量分數(shù)為x，金屬總物質的量為7mol，試在右圖中作出y隨x變化的曲線；

③當y=8.5mol時，該合金是一種金屬互化物，其化學式為Mg₄Al₃．

Answer 1

分析 （1）①Na、Li等活潑金屬和與水反應；
②能與鹽酸反應為較活潑的金屬；
（2）第②組實驗所得的溶液含有過量鹽酸，加入2滴NaOH溶液則不會產(chǎn)生沉淀；
（3）由題給信息可知Mg（OH）₂可溶于濃的氯化銨溶液，應排除NH₄⁺的干擾；
（4）①鎂和鋁都能與鹽酸反應生成氫氣，根據(jù)氫氣的體積結合合金總質量可確定合金的組成，加入過量氫氧化鈉得到的沉淀為氫氧化鎂，灼燒后可得到氧化鎂，根據(jù)氧化鎂的質量可知鎂的質量，則可知鋁的質量；
②利用端值法判斷；
③當y=8.5mol時，該合金是一種金屬互化物，設合金中Mg為m mol，Al為n mol，則m+n=7 m+1.5n=8.5，解得m=4，n=3．

解答 解：（1）①原料加入冷水無現(xiàn)象表明不含Li、Na等活潑金屬，
故答案為；不含Li、Na等活潑金屬；
②原料與鹽酸反應產(chǎn)生氣體表明含有能與鹽酸反應的較活潑的金屬，可能含鈹（Be）、鎂（Mg）、鋁（Al）三種金屬中的任意兩種；
故答案為：可能含鈹（Be）、鎂（Mg）、鋁（Al）三種金屬中的任意兩種；
（2）第②組實驗所得的溶液含有過量鹽酸，加入2滴NaOH溶液則不會產(chǎn)生沉淀，從而不能吸附鎂試劑（I）染料呈天藍色，由資料知，反應必須在堿性條件下進行；
故答案為：錯誤；由資料知，反應必須在堿性條件下進行；
（3）由圖結合題意知該合金含鎂、鋁（不溶于足量飽和氯化銨溶液的白色沉淀既能溶液鹽酸又能溶液氫氧化鈉），由于Mg（OH）₂可溶于濃的氯化銨溶液，因此用鎂試劑（Ⅰ）染料檢驗Mg²⁺時要排除NH₄⁺的干擾，所以濾液加入足量氫氧化鈉溶液將NH₄⁺轉化為NH₃，煮沸將氨氣趕出，
故答案為：Mg和Al；將NH₄⁺轉化為NH₃，煮沸促進氨氣逸出，防止NH₄⁺干擾Mg²⁺的檢驗；
（4）①鎂和鋁都能與鹽酸反應生成氫氣，根據(jù)氫氣的體積結合合金總質量可確定合金的組成，加入過量氫氧化鈉得到的沉淀為氫氧化鎂，灼燒后可得到氧化鎂，根據(jù)氧化鎂的質量可知鎂的質量，則可知鋁的質量，已知鎂的質量和鎂鋁生成氫氣的體積可知鋁的質量，則a、b、c都可測定合金的組成，
故答案為：a、b、c；
②若合金中相對原子質量較小的金屬的物質的量分數(shù)為x，金屬總物質的量為7mol，相對分子質量較小的為鎂，如x=0，則全被為鋁，7mol鋁反應生成10.5mol氫氣，如全被為鎂，即x=7，則生成氫氣7mol，則圖象為，
故答案為：；
③當y=8.5mol時，該合金是一種金屬互化物，設合金中Mg為m mol，Al為n mol，則m+n=7 m+1.5n=8.5，解得m=4，n=3，
則化學式為Mg₄Al₃，
故答案為：Mg₄Al₃．

點評 本題考查物質含量的測定，側重于考查學生的實驗能力和分析能力，注意根據(jù)物質的性質進行判斷，題目難度較大．