Question

某研究小组探究将MgCl₂和AlCl₃混合溶液加入到氢氧化钠溶液中生成沉淀及沉淀溶解的情况，实验过程中可能用到的仪器与药品如下：过滤装置，烧杯，滴管，0.5mol?L^-1 MgCl₂、AlCl₃各100mL，1mol?L^-1 NaOH溶液，1mol?L^-1盐酸．
探究一：实验开始时产生沉淀的成分
[假设一]实验开始时产生的沉淀是Mg（OH）₂
[假设二]

实验开始时产生的沉淀是Al（OH）₃

[假设三]实验开始时产生的沉淀是Al（OH）₃和Mg（OH）₂
基于假设二成立，请利用下表完成实验过程：

实验步骤	预期实验现象	预期实验结论
分别取30mL 0.5mol?L-1 MgCl2、AlCl3溶液于烧杯中，充分混合	无现象	溶液中水解不能生成沉淀
向混合溶液中滴入2滴酚酞试液，逐滴加入1mol?L-1 NaOH溶液	当溶液中生成大量的白色絮状沉淀后溶液的颜色不变	产生的沉淀可能是氢氧化铝、氢氧化镁或二者的混合物
将上述混合溶液过滤，洗涤，再向滤渣中加入过量的1mol?L-1 NaOH溶液	滤渣全部溶解	产生的沉淀只有氢氧化铝
空	空	空

探究二：何时产生氢氧化镁沉淀

实验步骤	实验现象	实验结论
①另取0.5mol?L-1 MgCl2、AlCl3溶液各30mL于不同烧杯中	溶液中无现象	水溶液中无氢氧化镁、氢氧化铝沉淀生成
②向0.5mol?L-1 AlCl3溶液中逐滴加入NaOH溶液至刚好反应完全	产生沉淀，沉淀溶解，沉淀消失	产生氢氧化铝沉淀，加过量的氢氧化钠溶液后氢氧化铝又溶解
③将MgCl2溶液全部倒入②反应后的溶液中	产生大量白色沉淀	二者混合时相互促进水解最终生成Mg（OH）2和Al（OH）3沉淀．

请用离子方程式表示上述实验步骤③的结论：

2AlO₂^-+Mg²⁺+4H₂O═Mg（OH）₂↓+2Al（OH）₃↓

．

Answer 1

分析：探究一：实验开始时产生沉淀的成分
实验开始时产生沉淀的成分，依据沉淀种类可知，向MgCl₂、AlCl₃混合溶液中加入NaOH溶液开始产生的沉淀有三种可能：一是只有Mg（OH）₂、二是只有Al（OH）₃、三是Mg（OH）₂和Al（OH）₃都存在，据此可推断出假设二为实验开始时产生的沉淀是Al（OH）₃；
设计实验探究实验开始时产生的沉淀是Al（OH）₃，首先应取一定体积的0.5mol?L^-1 MgCl₂、AlCl₃溶液进行充分混合，然后向混合溶液中逐滴加入0.1mol?L^-1 NaOH溶液，根据Mg²⁺、Al³⁺的性质，可观察到溶液中生成白色絮状沉淀，据此推测出沉淀可能是Mg（OH）₂或Al（OH）₃或Mg（OH）₂和Al（OH）₃的混合物，最后将沉淀过滤、洗涤，再向沉淀中加入过量的0.1mol?L^-1 NaOH溶液，若沉淀全部溶解，则可推测出沉淀只有Al（OH）₃．需要注意的是最后一步一定要将沉淀过滤出来并将沉淀洗涤干净，防止其他离子干扰；假设二，依据题干假设分析生成沉淀的可能情况得到；
探究二：何时产生氢氧化镁沉淀
　探究二中，通过比较步骤①②③的现象差异来探究何时产生氢氧化镁沉淀，步骤②生成的沉淀只有Al（OH）₃，向Al（OH）₃溶液中加入过量NaOH时，Al（OH）₃沉淀又溶解，最后得到的是NaAlO₂溶液，因为NaAlO₂溶液中AlO的水解导致溶液呈碱性，MgCl₂溶液中Mg²⁺的水解导致溶液呈酸性，将二者混合时相互促进水解最终生成Mg（OH）₂和Al（OH）₃沉淀．

解答：解：探究一：实验开始时产生沉淀的成分，依据沉淀种类可知，向MgCl₂、AlCl₃混合溶液中加入NaOH溶液开始产生的沉淀有三种可能：一是只有Mg（OH）₂、二是只有Al（OH）₃、三是Mg（OH）₂和Al（OH）₃都存在，据此可推断出假设二为实验开始时产生的沉淀是Al（OH）₃，沉淀可能是氢氧化镁或氢氧化铝胡二者混合物，所以假设二为：实验开始时产生的沉淀是Al（OH）₃，
故答案为：实验开始时产生的沉淀是Al（OH）₃；
基于假设二成立，利用下表完成实验过程：
设计实验探究实验开始时产生的沉淀是Al（OH）₃，首先应取一定体积的0.5mol?L^-1 MgCl₂、AlCl₃溶液进行充分混合，然后向混合溶液中逐滴加入0.1mol?L^-1 NaOH溶液，根据Mg²⁺、Al³⁺的性质，可观察到溶液中生成白色絮状沉淀，据此推测出沉淀可能是Mg（OH）₂或Al（OH）₃或Mg（OH）₂和Al（OH）₃的混合物，最后将沉淀过滤、洗涤，再向沉淀中加入过量的0.1mol?L^-1 NaOH溶液，若沉淀全部溶解，则可推测出沉淀只有Al（OH）₃．需要注意的是最后一步一定要将沉淀过滤出来并将沉淀洗涤干净，防止其他离子干扰；

实验步骤	预期实验现象	预期实验结论
①分别取30mL 0.5mol?L-1 MgCl2、AlCl3溶液于烧杯中，充分混合
②向混合溶液中滴入2滴酚酞试液，逐滴加入1mol?L-1 NaOH溶液	当溶液中生成大量的白色絮状沉淀后溶液的颜色不变	产生的沉淀可能是氢氧化铝、氢氧化镁或二者的混合物
③将上述混合溶液过滤，洗涤，再向滤渣中加入过量的1mol?L-1 NaOH溶液	滤渣全部溶解	产生的沉淀只有氢氧化铝

故答案为：

实验步骤	预期实验现象	预期实验结论
①分别取30mL 0.5mol?L-1 MgCl2、AlCl3溶液于烧杯中，充分混合
②向混合溶液中滴入2滴酚酞试液，逐滴加入1mol?L-1 NaOH溶液	当溶液中生成大量的白色絮状沉淀后溶液的颜色不变	产生的沉淀可能是氢氧化铝、氢氧化镁或二者的混合物
③将上述混合溶液过滤，洗涤，再向滤渣中加入过量的1mol?L-1 NaOH溶液	滤渣全部溶解	产生的沉淀只有氢氧化铝

探究二：何时产生氢氧化镁沉淀
　探究二中，通过比较步骤①②③的现象差异来探究何时产生氢氧化镁沉淀，步骤②生成的沉淀只有Al（OH）₃，向Al（OH）₃溶液中加入过量NaOH时，Al（OH）₃沉淀又溶解，最后得到的是NaAlO₂溶液，因为NaAlO₂溶液中AlO的水解导致溶液呈碱性，MgCl₂溶液中Mg²⁺的水解导致溶液呈酸性，将二者混合时相互促进水解最终生成Mg（OH）₂和Al（OH）₃沉淀；
①分别取30mL 0.5mol?L^-1 MgCl₂、AlCl₃溶液于烧杯中，充分混合，无现象，说明水解无沉淀生成，
故答案为：无现象，溶解于水水解无沉淀生成；
②向0.5mol?L^-1 AlCl₃溶液中逐滴加入NaOH溶液至刚好反应完全，产生沉淀，沉淀溶解，沉淀消失，产生氢氧化铝沉淀，加过量的氢氧化钠溶液后氢氧化铝又溶解；
③将MgCl₂溶液全部倒入②反应后的溶液中，产生大量白色沉淀，二者混合时相互促进水解最终生成Mg（OH）₂和Al（OH）₃沉淀，
故答案为：二者混合时相互促进水解最终生成Mg（OH）₂和Al（OH）₃沉淀；
探究二：离子方程式表示上述实验步骤③的结论是二者混合时相互促进水解最终生成Mg（OH）₂和Al（OH）₃沉淀，反应的离子方程式为2AlO₂^-+Mg²⁺+4H₂O═Mg（OH）₂↓+2Al（OH）₃↓，
故答案为：2AlO₂^-+Mg²⁺+4H₂O═Mg（OH）₂↓+2Al（OH）₃↓．

点评：本题考查了铝及其化合物，镁及其化合物性质的分析应用，主要是沉淀生成过程的实验设计和反应现象判断，掌握物质性质和实验方法是解题关键，题目难度较大．