Question

某混合金屬粉末，除Fe外，還含有Al、Zn中的一種或兩種，含量都在10%以上。某研究小組設計實驗探究該混合金屬粉末中鋁、鋅元素的存在，探究過程如下：
【查閱資料】①Zn可以與NaOH溶液反應生成H₂
②Zn(OH)₂為白色固體，難溶于水，可溶于強堿及NH₃·H₂O
③Zn²⁺易形成絡合物如[Zn(NH₃)₄]²⁺，該絡合物遇強酸生成Zn²⁺、NH₄⁺
【提出假設】假設①：該混合金屬粉末中除Fe外還含有Al元素
假設②：該混合金屬粉末中除Fe外還含有Zn元素
假設③：該混合金屬粉末中除Fe外還含有Al、Zn元素
【實驗探究】所用試劑：樣品、pH試紙、稀H₂SO₄、NaOH溶液、稀NH₃·H₂O。
甲同學基于假設③設計實驗方案如下：

乙同學同樣基于假設③設計另一實驗方案如下：
 
（1）Fe元素在周期表中的位置是第     周期     族。
（2）試劑M是              ；沉淀B是              。
（3）你認為甲、乙同學的方案   （填“甲”或“乙”）比較好，理由是           。
（4）操作Ⅰ的主要過程是：在濾液中逐滴加入            ，直至生成的沉淀剛好溶解，再加入足量的               。
（5）乙同學將沉淀C洗滌、烘干、冷卻后稱重，質量為m₁g，經計算即可得到樣品中鐵的質量分數，你認為   （填“是”或“否”）準確，原因是                        。
（6）電解法制金屬鋁的化學方程式是                                       。
以Al和NiO(OH)為電極，NaOH溶液為電解液組成一種新型電池，放電時NiO(OH)轉化為Ni(OH)₂，該電池反應的化學方程式是                                   。

Answer 1

（1）第四周期 VIII族（2）NaOH  Al(OH)₃ （3）乙 步驟簡單，節約藥劑。（4）稀硫酸 氨水
（5）不合理，C沉淀為氫氧化鐵，經洗滌、烘干、冷卻后得到為氧化鐵，并非Fe的質量。
（6）2Al₂O_{3（熔融）}4Al+3O₂↑ （7）Al+3NiO(OH) +H₂O+NaOH = 3Ni(OH)₂+NaAlO₂

試題分析：根據甲同學基于假設③設計實驗方案，樣品加入酸之后生成了鐵鹽、鋁鹽和鋅鹽，鐵鹽加過量的強堿生成了沉淀不溶解，而鋁鹽和鋅鹽加過量的強堿先生成了沉淀然后沉淀溶解；而鐵鹽、鋁鹽加過量的弱堿也生成了沉淀，然后沉淀不溶解，鋅鹽加過量的弱堿先生成了沉淀然后沉淀溶解，由實驗方案可知鐵鹽、鋁鹽和鋅鹽形成的沉淀分三次分離，第一次為：Fe(OH)₂，試劑M為NaOH溶液，第二次為：Al(OH)₃，鋁鹽和鋅鹽加過量的強堿先生成了沉淀，然后沉淀溶解，在濾液中逐滴加入稀硫酸，直至生成的沉淀剛好溶解，又形成了鋁鹽和鋅鹽，鋅鹽加過量的弱堿先生成了沉淀，然后沉淀溶解，鋁鹽加過量的弱堿也生成了沉淀，然后沉淀不溶解，這樣實現了Al(OH)₃沉淀的分離；第三次為Zn（OH）₂，在濾液中逐滴加入稀硫酸，直至生成的沉淀剛好溶解，再加入適量的NaOH溶液，形成沉淀；（1）鐵為第26號元素，故為第四周期 VIII族。（2）根據上述分析可知試劑M是NaOH，沉淀B為Al(OH)₃。（3）兩同學中乙同學步驟簡單，節省藥品。（4）操作Ⅰ的主要過程是：在濾液中逐滴加入稀硫酸，直至生成的沉淀剛好溶解，再加入足量的氨水。（5）不合理，C沉淀為氫氧化鐵，經洗滌、烘干、冷卻后得到為氧化鐵，并非Fe的質量。（6）電解鋁的反應方程式為2Al₂O_{3（熔融）}4Al+3O₂↑。（7）電池反應的化學方程式是Al+3NiO(OH) +H₂O+NaOH = 3Ni(OH)₂+NaAlO₂