Question

某化學(xué)研究性學(xué)習(xí)小組擬對(duì)一種焰火原料（由兩種短周期的常見(jiàn)金屬單質(zhì)組成的合金粉末）進(jìn)行探究。請(qǐng)完成下列探究報(bào)告。

【探究目的】探究該焰火原料的組成

【資料檢索】①M(fèi)g^2＋檢驗(yàn)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(duì)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(lán)色，表示待檢液中含有Mg^2＋。Ag^＋、Cu^2＋、Fe^3＋、NH₄^＋會(huì)妨礙Mg^2＋檢出

②Mg(OH)₂可溶于濃的氯化銨溶液，其他的常見(jiàn)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(xué)組成

【探究思路】①確定焰火原料所含金屬種類(lèi)；②測(cè)定焰火原料的化學(xué)式

【實(shí)驗(yàn)探究】

（1）甲同學(xué)進(jìn)行了初步試驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)步驟和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象如下。請(qǐng)?zhí)顚?xiě)下表。

試驗(yàn)序號(hào)	實(shí) 驗(yàn) 步 驟	實(shí) 驗(yàn) 現(xiàn) 象	結(jié)  論
①	取少量該焰火原料加入冷水	無(wú)明顯現(xiàn)象	________________
②	取少量該焰火原料加入稀鹽酸	完全溶解，有大量氣體	_________________

 

（2）乙同學(xué)取甲第②組實(shí)驗(yàn)的溶液，加入鎂試劑(Ⅰ)染料，得出合金中不含鎂。

乙的結(jié)論________________（選填“正確”或“錯(cuò)誤”）。判斷理由為                  

（3）丙同學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，確定焰火原料中的金屬種類(lèi)，實(shí)驗(yàn)記錄如下。

由丙的實(shí)驗(yàn)記錄可知，該焰火原料是由_______和_________兩種金屬組成的合金；實(shí)驗(yàn)中濾液加入足量

氫氧化鈉溶液后需煮沸，煮沸的理由是______________________________。

（4）丁同學(xué)利用丙同學(xué)的結(jié)論，設(shè)計(jì)如下圖所示的實(shí)驗(yàn)步驟，確定合金組成。

問(wèn)題討論：

①能確定合金組成的數(shù)據(jù)組有______________（填寫(xiě)選項(xiàng)字母）；

A．m、n            B．m、y          C．n、y

②若合金中相對(duì)原子質(zhì)量較小的金屬的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為x，金屬總物質(zhì)的量為7mol，試在下圖中作出y隨x變化的曲線(xiàn)；

③當(dāng)y＝8.5mol時(shí)，該合金是一種金屬互化物，其化學(xué)式為_(kāi)_______________

 

Answer 1

【答案】

（1）①不含鋰（Li）、鈉（Na）等活潑金屬

②可能含鈹（Be）、鎂（Mg）、鋁（Al）三種金屬中的任意兩種金屬

（2）錯(cuò)誤；由資料知，反應(yīng)必須在堿性條件下進(jìn)行

（3）鋁（或Al）；鎂（或Mg）（順序可互換）；將NH₄^＋轉(zhuǎn)化為NH₃，煮沸促進(jìn)其逸出，防止NH₄^＋干擾Mg^2＋檢驗(yàn)

（4）①ABC

②見(jiàn)下圖

③Mg₄Al₃

【解析】

試題分析：（1）①原料加入冷水無(wú)現(xiàn)象表明不含Li、Na等活潑金屬；

②原料與鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生氣體表明含有能與鹽酸反應(yīng)的較活潑的金屬，例如鈹（Be）、鎂（Mg）、鋁（Al）三種金屬中的任意兩種金屬。

（2）第②組實(shí)驗(yàn)所得的溶液含有過(guò)量鹽酸，加入2滴NaOH溶液則不會(huì)產(chǎn)生沉淀，從而不能吸附鎂試劑（I）染料呈天藍(lán)色，所以不能檢驗(yàn)不出Mg²⁺，要檢驗(yàn)鎂離子反應(yīng)需要在解析條件下完成。

（3）合金能溶于鹽酸，其溶液中滴加氨水生成白色沉淀。向白色沉淀中滴加過(guò)量的飽和氯化銨溶液，白色沉淀部分溶解，且剩余的白色沉淀既能和氫氧化鈉溶液反應(yīng)，也能和鹽酸反應(yīng)。因此根據(jù)Mg(OH)₂可溶于濃的氯化銨溶液可知，該白色沉淀一定是由氫氧化鎂和氫氧化鋁組成的。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(yàn)Mg²⁺時(shí)要排除NH₄⁺的干擾，所以濾液加入足量氫氧化鈉溶液將NH₄⁺轉(zhuǎn)化為NH₃，煮沸將氨氣趕出，目的是防止NH₄⁺干擾Mg²⁺的檢驗(yàn)（或排除溶液中NH₄⁺的干擾）。（4）①鎂和鋁都能與鹽酸反應(yīng)生成氫氣，根據(jù)氫氣的體積結(jié)合合金總質(zhì)量可確定合金的組成。加入過(guò)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(zhì)量可知鎂的質(zhì)量，則可知鋁的質(zhì)量，已知鎂的質(zhì)量和鎂鋁生成氫氣的體積可知鋁的質(zhì)量，則A、B、C都可測(cè)定合金的組成，故答案為：A、B、C。

②若合金中相對(duì)原子質(zhì)量較小的金屬的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為x，金屬總物質(zhì)的量為7mol，相對(duì)分子質(zhì)量較小的為鎂。若x＝0，則全被為鋁，7mol鋁反應(yīng)生成10.5mol氫氣；如全被為鎂，即x＝7，則生成氫氣7mol，所以圖象為。

③設(shè)合金中鎂和鋁的物質(zhì)的量分別是a和b，則a＋b＝7mol、a＋1.5b＝8.5mol，解得a＝4mol、b＝3mol，所以合金的組成是Mg₄Al₃。

考點(diǎn)：考查物質(zhì)含量的測(cè)定、實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)、物質(zhì)檢驗(yàn)以及數(shù)據(jù)、圖像分析等