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设计实验方案如下：

乙同学同样基于假设③设计另一实验方案如下：
 
（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

（1）第四周期 VIII族（2）NaOH  Al(OH)₃ （3）乙 步骤简单，节约药剂。（4）稀硫酸 氨水
（5）不合理，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）2Al₂O_{3（熔融）}4Al+3O₂↑ （7）Al+3NiO(OH) +H₂O+NaOH = 3Ni(OH)₂+NaAlO₂

试题分析：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；而铁盐、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)₂，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)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；（1）铁为第26号元素，故为第四周期 VIII族。（2）根据上述分析可知试剂M是NaOH，沉淀B为Al(OH)₃。（3）两同学中乙同学步骤简单，节省药品。（4）操作Ⅰ的主要过程是：在滤液中逐滴加入稀硫酸，直至生成的沉淀刚好溶解，再加入足量的氨水。（5）不合理，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）}4Al+3O₂↑。（7）电池反应的化学方程式是Al+3NiO(OH) +H₂O+NaOH = 3Ni(OH)₂+NaAlO₂