Question

某混合金属粉末，除Fe外，还含有Al、Zn中的一种或两种，含量都在10%以上．某研究小组设计实验探究该混合金属粉末中铝、锌元素的存在，探究过程如下：
【查阅资料】①Zn可以与NaOH溶液反应生成H₂
②Zn（OH）₂为白色固体，难溶于水，可溶于强碱及NH₃?H₂O
③Zn²⁺易形成络合物如[Zn（NH₃）₄]²⁺，该络合物遇强酸生成Zn²⁺、NH₄⁺
【提出假设】假设①：该混合金属粉末中除Fe外还含有Al元素
假设②：该混合金属粉末中除Fe外还含有Zn元素
假设③：该混合金属粉末中除Fe外还含有Al、Zn元素
【实验探究】所用试剂：样品、pH试纸、稀H₂SO₄、NaOH溶液、稀NH₃?H₂O．
甲同学基于假设③设计实验方案如图1：
乙同学同样基于假设③设计另一实验方案如图2：

（1）Fe元素在周期表中的位置是第

 

周期

 

族．
（2）试剂M是

 

；沉淀B是

 

．
（3）你认为甲、乙同学的方案

 

（填“甲”或“乙”）比较好，理由是

 

．
（4）操作Ⅰ的主要过程是：在滤液中逐滴加入

 

，直至生成的沉淀刚好溶解，再加入足量的

 

．
（5）乙同学将沉淀C洗涤、烘干、冷却后称重，质量为m₁g，经计算即可得到样品中铁的质量分数，你认为

 

（填“是”或“否”）准确，原因是

 

．
（6）电解法制金属铝的化学方程式是

 

．
以Al和NiO（OH）为电极，NaOH溶液为电解液组成一种新型电池，放电时NiO（OH）转化为Ni（OH）₂，该电池反应的化学方程式是

 

．

Answer 1

考点：探究物质的组成或测量物质的含量

专题：实验探究和数据处理题

分析：（1）根据Fe元素在周期表中的位置作答；
（2）根据甲同学基于假设③设计实验方案，样品加入酸之后生成了铁盐、铝盐和锌盐，铁盐加过量的强碱生成了沉淀不溶解，而铝盐和锌盐加过量的强碱先生成了沉淀然后沉淀溶解；而铝盐加过量的弱碱也生成了沉淀，然后沉淀不溶解，锌盐加过量的弱碱先生成了沉淀然后沉淀溶解，由实验方案可知铁盐、铝盐和锌盐形成的沉淀分三次分离，第一次为：Fe（OH）₃，试剂M为NaOH溶液，第二次为：Al（OH）₃，铝盐和锌盐加过量的强碱先生成了沉淀，然后沉淀溶解，在滤液中逐滴加入稀硫酸，直至生成的沉淀刚好溶解，又形成了铝盐和锌盐，锌盐加过量的弱碱先生成了沉淀，然后沉淀溶解，铝盐加过量的弱碱也生成了沉淀，然后沉淀不溶解，这样实现了Al（OH）沉淀的分离；第三次为Zn（OH）₂，在滤液中逐滴加入稀硫酸，直至生成的沉淀刚好溶解，再加入适量的NaOH溶液，形成沉淀；
（3）根据对比甲、乙两同学的实验，发现甲比乙多了第一步加稀硫酸；
（4）铝盐和锌盐加过量的强碱先生成了沉淀，然后沉淀溶解，在滤液中逐滴加入稀硫酸，直至生成的沉淀刚好溶解，又形成了铝盐和锌盐，锌盐加过量的弱碱先生成了沉淀，然后沉淀溶解，铝盐加过量的弱碱也生成了沉淀，然后沉淀不溶解，这样实现了Al（OH）沉淀的分离；
（5）根据反应的先后顺序以及量的关系来分析；
（6）根据电解原理分析．

解答： 解：（1）Fe元素在周期表中的位置是第四周期第ⅥⅡ族，故答案为：四；ⅥⅡ；
（2）由实验方案可知铁盐、铝盐和锌盐形成的沉淀分三次分离，第一次为：Fe（OH）₃，试剂M为NaOH溶液，第二次为：Al（OH）₃，铝盐和锌盐加过量的强碱先生成了沉淀，然后沉淀溶解，在滤液中逐滴加入稀硫酸，直至生成的沉淀刚好溶解又形成了铝盐和锌盐，锌盐加过量的弱碱先生成了沉淀，然后沉淀溶解，铝盐加过量的弱碱也生成了沉淀，然后沉淀不溶解，实现了Al（OH）₃沉淀的分离；第三次为Zn（OH）₂，在滤液中逐滴加入稀硫酸，直至生成的沉淀刚好溶解，再加入适量的NaOH溶液，形成沉淀，故答案为：NaOH溶液；Al（OH）₃；
（3）对比甲、乙两同学的实验，发现甲比乙多了第一步加稀硫酸，故答案为：乙；步骤简单，节约试剂；
（4）铝盐和锌盐加过量的强碱先生成了沉淀，然后沉淀溶解，在滤液中逐滴加入稀硫酸，直至生成的沉淀刚好溶解，又形成了铝盐和锌盐，锌盐加过量的弱碱先生成了沉淀，然后沉淀溶解，铝盐加过量的弱碱也生成了沉淀，然后沉淀不溶解，这样实现了Al（OH）₃沉淀的分离，故答案为：稀硫酸；稀氨水；
（5）乙同学将沉淀C洗涤、烘干、冷却后称重，质量为m₁g，经计算即可得到样品中铁的质量分数，此数据不准确，C沉淀为氢氧化铁，经洗涤、烘干、冷却后得到为氧化铁，并非Fe的质量；故答案为：否；C沉淀为氢氧化铁，经洗涤、烘干、冷却后得到为氧化铁，并非Fe的质量；
（6）电解铝的反应方程式为2Al₂O_{3（熔融）}

电解  .

4Al+3O₂↑，电池反应的化学方程式是Al+3NiO（OH）+H₂O+NaOH=3Ni（OH）₂+NaAlO₂，故答案为：2Al₂O_{3（熔融）}

电解  .

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

点评：本题主要考查了金属的性质以及实验方案的设计，难度较大，尤其是锌及其化合物性质的运用．