Question

7．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)Li，Na，Mg，Al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)g²⁺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Mg²⁺．但Ag⁺、Cu²⁺、Fe³⁺、NH₄⁺會(huì)妨礙Mg²⁺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；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	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(wú)色	可能含鈹（Be）、鎂（Mg）、鋁（Al）三種金屬中的任意兩種

（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)論錯(cuò)誤（選填“正確”或“錯(cuò)誤”），你的理由是由資料知，反應(yīng)必須在堿性條件下進(jìn)行．
（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，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Mg和Al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，煮沸的理由是將NH₄⁺轉(zhuǎn)化為NH₃，煮沸促進(jìn)氨氣逸出，防止NH₄⁺干擾Mg²⁺的檢驗(yàn)．
（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a、b、c（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，試在右圖中作出y隨x變化的曲線；

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Mg₄Al₃．

Answer 1

分析 （1）①Na、Li等活潑金屬和與水反應(yīng)；
②能與鹽酸反應(yīng)為較活潑的金屬；
（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；
（3）由題給信息可知Mg（OH）₂可溶于濃的氯化銨溶液，應(yīng)排除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；
②利用端值法判斷；
③當(dāng)y=8.5mol時(shí)，該合金是一種金屬互化物，設(shè)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(wú)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(yīng)產(chǎn)生氣體表明含有能與鹽酸反應(yīng)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(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，由資料知，反應(yīng)必須在堿性條件下進(jìn)行；
故答案為：錯(cuò)誤；由資料知，反應(yīng)必須在堿性條件下進(jìn)行；
（3）由圖結(jié)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(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，
故答案為：Mg和Al；將NH₄⁺轉(zhuǎn)化為NH₃，煮沸促進(jìn)氨氣逸出，防止NH₄⁺干擾Mg²⁺的檢驗(yàn)；
（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，如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，則圖象為，
故答案為：；
③當(dāng)y=8.5mol時(shí)，該合金是一種金屬互化物，設(shè)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(xué)式為Mg₄Al₃，
故答案為：Mg₄Al₃．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)含量的測(cè)定，側(cè)重于考查學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰�和分析能力，注意根�?jù)物質(zhì)的性質(zhì)進(jìn)行判斷，題目難度較大．