Question

某化學課外研究小組擬對一種焰火原料（由兩種短周期中的常見金屬元素的單質組成的合金粉末）進行探究．請完成下列探究報告．
探究目的：探究該焰火原料的組成
資料檢索：
①Mg²⁺檢驗的方法：取2滴待檢液，加入2滴2mol?L^-1NaOH溶液，再加入2滴鎂試劑（I）染料（對硝基苯偶氮苯二酚）．若出現沉淀并吸附鎂試劑（I）染料呈天藍色，表示待測液中含有Mg²⁺．（注：Ag⁺、Cu²⁺、Fe³⁺、NH₄⁺會妨礙Mg²⁺的檢測）
②Mg（OH）₂可溶于濃的氯化銨溶液，其他的常見不溶性堿難溶于氯化銨溶液．
③很多合金是金屬互化物，有確定的化學組成．
探究思路：①確定該焰火原料所含金屬種類；②測定該火焰原料的化學式．
實驗探究：（1）甲同學進行了初步實驗，實驗步驟和實驗現象如下．請填寫下表

試驗序號	實驗步驟	實驗現象	結論
①	取少量該焰火原料， 加入冷水	無明顯現象	______
②	取少量該焰火原料， 加入足量稀鹽酸	完全溶解，有大量氣體 產生、溶液呈無色	______

（2）乙同學取甲同學第②組實驗所得的溶液，加入2滴NaOH溶液及鎂試劑（I）染料，未見天藍色物質．他得出合金中不含鎂的結論．乙同學的結論______，（選填“正確”或“錯誤”）你的理由是______．
（3）丙同學設計實驗方案，確定焰火原料中的金屬種類，實驗記錄如下

由丙同學的實驗記錄可知該焰火原料是由______和______兩種金屬組成的合金；實驗中濾液加入足量氫氧化鈉溶液后需煮沸的理由是______．
（4）丁同學利用丙同學的結論，設計如下圖所示的實驗步驟，確定合金組成．

問題討論：
①能確定合金組成的數據組有______（填寫選項字母）．
A．m、n　　 B．m、y　　C．n、y
②若合金中相對原子質量較小的金屬的物質的量分數為x，金屬總物質的量為7mol．試在右圖中作出y隨x變化的曲線；
③當y=8.5mol時，該合金是一種金屬互化物，其化學式為______．

Answer 1

解：（1）①原料加入冷水無現象表明不含Li、Na等活潑金屬；
②原料與鹽酸反應產生氣體表明含有能與鹽酸反應的較活潑的金屬；
故答案為：①合金中不含Li、Na等活潑金屬；②含有能與鹽酸反應的較活潑的金屬；
（2）第②組實驗所得的溶液含有過量鹽酸，加入2滴NaOH溶液則不會產生沉淀，從而不能吸附鎂試劑（I）染料呈天藍色，
故答案為：錯誤；若稀鹽酸過量，則不產生沉淀，就不能吸附鎂試劑（I）染料，檢驗不出Mg²⁺；
（3）由圖結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Mg²⁺時要排除NH₄⁺的干擾，所以濾液加入足量氫氧化鈉溶液將NH₄⁺轉化為NH₃，煮沸將氨氣趕出，
故答案為：Mg和Al；將NH₄⁺轉化為NH₃，煮沸促進氨氣逸出，防止NH₄⁺干擾Mg²⁺的檢驗（或排除溶液中NH₄⁺的干擾）；
（4）①鎂和鋁都能與鹽酸反應生成氫氣，根據氫氣的體積結合合金總質量可確定合金的組成，加入過量氫氧化鈉得到的沉淀為氫氧化鎂，灼燒后可得到氧化鎂，根據氧化鎂的質量可知鎂的質量，則可知鋁的質量，已知鎂的質量和鎂鋁生成氫氣的體積可知鋁的質量，則A、B、C都可測定合金的組成，
故答案為：A、B、C；
②若合金中相對原子質量較小的金屬的物質的量分數為x，金屬總物質的量為7mol，相對分子質量較小的為鎂，如x=0，則全被為鋁，7mol鋁反應生成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：；
③③當y=8.5mol時，該合金是一種金屬互化物，設合金中Mg為m mol，Al為n mol，則，解得m=4，n=3，
則化學式為Mg₄Al₃，
故答案為：Mg₄Al₃．
分析：（1）①Na、Li等活潑金屬和與水反應；
②能與鹽酸反應為較活潑的金屬；
（2）第②組實驗所得的溶液含有過量鹽酸，加入2滴NaOH溶液則不會產生沉淀；
（3）由題給信息可知Mg（OH）₂可溶于濃的氯化銨溶液，應排除NH₄⁺的干擾；
（4）①鎂和鋁都能與鹽酸反應生成氫氣，根據氫氣的體積結合合金總質量可確定合金的組成，加入過量氫氧化鈉得到的沉淀為氫氧化鎂，灼燒后可得到氧化鎂，根據氧化鎂的質量可知鎂的質量，則可知鋁的質量；
②利用端值法判斷；
③當y=8.5mol時，該合金是一種金屬互化物，設合金中Mg為m mol，Al為n mol，則，解得m=4，n=3．
點評：本題考查物質含量的測定，側重于考查學生的實驗能力和分析能力，注意根據物質的性質進行判斷，題目難度較大．