Question

某混合金屬粉末，除Fe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，探究過程如下：
【查閱資料】①Zn可以與NaOH溶液反應(yīng)生成H₂
②Zn（OH）₂為白色固體，難溶于水，可溶于強(qiáng)堿及NH₃?H₂O
③Zn²⁺易形成絡(luò)合物如[Zn（NH₃）₄]²⁺，該絡(luò)合物遇強(qiáng)酸生成Zn²⁺、NH₄⁺
【提出假設(shè)】假設(shè)①：該混合金屬粉末中除Fe外還含有Al元素
假設(shè)②：該混合金屬粉末中除Fe外還含有Zn元素
假設(shè)③：該混合金屬粉末中除Fe外還含有Al、Zn元素
【實驗探究】所用試劑：樣品、pH試紙、稀H₂SO₄、NaOH溶液、稀NH₃?H₂O．
甲同學(xué)基于假設(shè)③設(shè)計實驗方案如圖1：
乙同學(xué)同樣基于假設(shè)③設(shè)計另一實驗方案如圖2：

（1）Fe元素在周期表中的位置是第

 

周期

 

族．
（2）試劑M是

 

；沉淀B是

 

．
（3）你認(rèn)為甲、乙同學(xué)的方案

 

（填“甲”或“乙”）比較好，理由是

 

．
（4）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

 

．
（5）乙同學(xué)將沉淀C洗滌、烘干、冷卻后稱重，質(zhì)量為m₁g，經(jīng)計算即可得到樣品中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，你認(rèn)為

 

（填“是”或“否”）準(zhǔn)確，原因是

 

．
（6）電解法制金屬鋁的化學(xué)方程式是

 

．
以Al和NiO（OH）為電極，NaOH溶液為電解液組成一種新型電池，放電時NiO（OH）轉(zhuǎn)化為Ni（OH）₂，該電池反應(yīng)的化學(xué)方程式是

 

．

Answer 1

考點：探究物質(zhì)的組成或測量物質(zhì)的含量

專題：實驗探究和數(shù)據(jù)處理題

分析：（1）根據(jù)Fe元素在周期表中的位置作答；
（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鐵鹽、鋁鹽和鋅鹽，鐵鹽加過量的強(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，由實驗方案可知鐵鹽、鋁鹽和鋅鹽形成的沉淀分三次分離，第一次為：Fe（OH）₃，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）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；
（5）根據(jù)反應(yīng)的先后順序以及量的關(guān)系來分析；
（6）根據(jù)電解原理分析．

解答： 解：（1）Fe元素在周期表中的位置是第四周期第ⅥⅡ族，故答案為：四；ⅥⅡ；
（2）由實驗方案可知鐵鹽、鋁鹽和鋅鹽形成的沉淀分三次分離，第一次為：Fe（OH）₃，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，故答案為：NaOH溶液；Al（OH）₃；
（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，故答案為：乙；步驟簡單，節(jié)約試劑；
（4）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）₃沉淀的分離，故答案為：稀硫酸；稀氨水；
（5）乙同學(xué)將沉淀C洗滌、烘干、冷卻后稱重，質(zhì)量為m₁g，經(jīng)計算即可得到樣品中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，此數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，C沉淀為氫氧化鐵，經(jīng)洗滌、烘干、冷卻后得到為氧化鐵，并非Fe的質(zhì)量；故答案為：否；C沉淀為氫氧化鐵，經(jīng)洗滌、烘干、冷卻后得到為氧化鐵，并非Fe的質(zhì)量；
（6）電解鋁的反應(yīng)方程式為2Al₂O_{3（熔融）}

電解  .

4Al+3O₂↑，電池反應(yīng)的化學(xué)方程式是Al+3NiO（OH）+H₂O+NaOH=3Ni（OH）₂+NaAlO₂，故答案為：2Al₂O_{3（熔融）}

電解  .

4Al+3O₂↑；Al+3NiO（OH）+H₂O+NaOH=3Ni（OH）₂+NaAlO₂．

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，尤其是鋅及其化合物性質(zhì)的運(yùn)用．