Question

某研究小組探究將MgCl₂和AlCl₃混合溶液加入到氫氧化鈉溶液中生成沉淀及沉淀溶解的情況，實(shí)驗(yàn)過程中可能用到的儀器與藥品如下：過濾裝置，燒杯，滴管，0.5mol?L^-1 MgCl₂、AlCl₃各100mL，1mol?L^-1 NaOH溶液，1mol?L^-1鹽酸．
探究一：實(shí)驗(yàn)開始時(shí)產(chǎn)生沉淀的成分
[假設(shè)一]實(shí)驗(yàn)開始時(shí)產(chǎn)生的沉淀是Mg（OH）₂
[假設(shè)二]

實(shí)驗(yàn)開始時(shí)產(chǎn)生的沉淀是Al（OH）₃

[假設(shè)三]實(shí)驗(yàn)開始時(shí)產(chǎn)生的沉淀是Al（OH）₃和Mg（OH）₂
基于假設(shè)二成立，請(qǐng)利用下表完成實(shí)驗(yàn)過程：

實(shí)驗(yàn)步驟	預(yù)期實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象	預(yù)期實(shí)驗(yàn)結(jié)論
分別取30mL 0.5mol?L-1 MgCl2、AlCl3溶液于燒杯中，充分混合	無現(xiàn)象	溶液中水解不能生成沉淀
向混合溶液中滴入2滴酚酞試液，逐滴加入1mol?L-1 NaOH溶液	當(dāng)溶液中生成大量的白色絮狀沉淀后溶液的顏色不變	產(chǎn)生的沉淀可能是氫氧化鋁、氫氧化鎂或二者的混合物
將上述混合溶液過濾，洗滌，再向?yàn)V渣中加入過量的1mol?L-1 NaOH溶液	濾渣全部溶解	產(chǎn)生的沉淀只有氫氧化鋁
空	空	空

探究二：何時(shí)產(chǎn)生氫氧化鎂沉淀

實(shí)驗(yàn)步驟	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象	實(shí)驗(yàn)結(jié)論
①另取0.5mol?L-1 MgCl2、AlCl3溶液各30mL于不同燒杯中	溶液中無現(xiàn)象	水溶液中無氫氧化鎂、氫氧化鋁沉淀生成
②向0.5mol?L-1 AlCl3溶液中逐滴加入NaOH溶液至剛好反應(yīng)完全	產(chǎn)生沉淀，沉淀溶解，沉淀消失	產(chǎn)生氫氧化鋁沉淀，加過量的氫氧化鈉溶液后氫氧化鋁又溶解
③將MgCl2溶液全部倒入②反應(yīng)后的溶液中	產(chǎn)生大量白色沉淀	二者混合時(shí)相互促進(jìn)水解最終生成Mg（OH）2和Al（OH）3沉淀．

請(qǐng)用離子方程式表示上述實(shí)驗(yàn)步驟③的結(jié)論：

2AlO₂^-+Mg²⁺+4H₂O═Mg（OH）₂↓+2Al（OH）₃↓

．

Answer 1

分析：探究一：實(shí)驗(yàn)開始時(shí)產(chǎn)生沉淀的成分
實(shí)驗(yàn)開始時(shí)產(chǎn)生沉淀的成分，依據(jù)沉淀種類可知，向MgCl₂、AlCl₃混合溶液中加入NaOH溶液開始產(chǎn)生的沉淀有三種可能：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，據(jù)此可推斷出假設(shè)二為實(shí)驗(yàn)開始時(shí)產(chǎn)生的沉淀是Al（OH）₃；
設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究實(shí)驗(yàn)開始時(shí)產(chǎn)生的沉淀是Al（OH）₃，首先應(yīng)取一定體積的0.5mol?L^-1 MgCl₂、AlCl₃溶液進(jìn)行充分混合，然后向混合溶液中逐滴加入0.1mol?L^-1 NaOH溶液，根據(jù)Mg²⁺、Al³⁺的性質(zhì)，可觀察到溶液中生成白色絮狀沉淀，據(jù)此推測(cè)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，最后將沉淀過濾、洗滌，再向沉淀中加入過量的0.1mol?L^-1 NaOH溶液，若沉淀全部溶解，則可推測(cè)出沉淀只有Al（OH）₃．需要注意的是最后一步一定要將沉淀過濾出來并將沉淀洗滌干凈，防止其他離子干擾；假設(shè)二，依據(jù)題干假設(shè)分析生成沉淀的可能情況得到；
探究二：何時(shí)產(chǎn)生氫氧化鎂沉淀
　探究二中，通過比較步驟①②③的現(xiàn)象差異來探究何時(shí)產(chǎn)生氫氧化鎂沉淀，步驟②生成的沉淀只有Al（OH）₃，向Al（OH）₃溶液中加入過量NaOH時(shí)，Al（OH）₃沉淀又溶解，最后得到的是NaAlO₂溶液，因?yàn)镹aAlO₂溶液中AlO的水解導(dǎo)致溶液呈堿性，MgCl₂溶液中Mg²⁺的水解導(dǎo)致溶液呈酸性，將二者混合時(shí)相互促進(jìn)水解最終生成Mg（OH）₂和Al（OH）₃沉淀．

解答：解：探究一：實(shí)驗(yàn)開始時(shí)產(chǎn)生沉淀的成分，依據(jù)沉淀種類可知，向MgCl₂、AlCl₃混合溶液中加入NaOH溶液開始產(chǎn)生的沉淀有三種可能：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，據(jù)此可推斷出假設(shè)二為實(shí)驗(yàn)開始時(shí)產(chǎn)生的沉淀是Al（OH）₃，沉淀可能是氫氧化鎂或氫氧化鋁胡二者混合物，所以假設(shè)二為：實(shí)驗(yàn)開始時(shí)產(chǎn)生的沉淀是Al（OH）₃，
故答案為：實(shí)驗(yàn)開始時(shí)產(chǎn)生的沉淀是Al（OH）₃；
基于假設(shè)二成立，利用下表完成實(shí)驗(yàn)過程：
設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究實(shí)驗(yàn)開始時(shí)產(chǎn)生的沉淀是Al（OH）₃，首先應(yīng)取一定體積的0.5mol?L^-1 MgCl₂、AlCl₃溶液進(jìn)行充分混合，然后向混合溶液中逐滴加入0.1mol?L^-1 NaOH溶液，根據(jù)Mg²⁺、Al³⁺的性質(zhì)，可觀察到溶液中生成白色絮狀沉淀，據(jù)此推測(cè)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，最后將沉淀過濾、洗滌，再向沉淀中加入過量的0.1mol?L^-1 NaOH溶液，若沉淀全部溶解，則可推測(cè)出沉淀只有Al（OH）₃．需要注意的是最后一步一定要將沉淀過濾出來并將沉淀洗滌干凈，防止其他離子干擾；

實(shí)驗(yàn)步驟	預(yù)期實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象	預(yù)期實(shí)驗(yàn)結(jié)論
①分別取30mL 0.5mol?L-1 MgCl2、AlCl3溶液于燒杯中，充分混合
②向混合溶液中滴入2滴酚酞試液，逐滴加入1mol?L-1 NaOH溶液	當(dāng)溶液中生成大量的白色絮狀沉淀后溶液的顏色不變	產(chǎn)生的沉淀可能是氫氧化鋁、氫氧化鎂或二者的混合物
③將上述混合溶液過濾，洗滌，再向?yàn)V渣中加入過量的1mol?L-1 NaOH溶液	濾渣全部溶解	產(chǎn)生的沉淀只有氫氧化鋁

故答案為：

實(shí)驗(yàn)步驟	預(yù)期實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象	預(yù)期實(shí)驗(yàn)結(jié)論
①分別取30mL 0.5mol?L-1 MgCl2、AlCl3溶液于燒杯中，充分混合
②向混合溶液中滴入2滴酚酞試液，逐滴加入1mol?L-1 NaOH溶液	當(dāng)溶液中生成大量的白色絮狀沉淀后溶液的顏色不變	產(chǎn)生的沉淀可能是氫氧化鋁、氫氧化鎂或二者的混合物
③將上述混合溶液過濾，洗滌，再向?yàn)V渣中加入過量的1mol?L-1 NaOH溶液	濾渣全部溶解	產(chǎn)生的沉淀只有氫氧化鋁

探究二：何時(shí)產(chǎn)生氫氧化鎂沉淀
　探究二中，通過比較步驟①②③的現(xiàn)象差異來探究何時(shí)產(chǎn)生氫氧化鎂沉淀，步驟②生成的沉淀只有Al（OH）₃，向Al（OH）₃溶液中加入過量NaOH時(shí)，Al（OH）₃沉淀又溶解，最后得到的是NaAlO₂溶液，因?yàn)镹aAlO₂溶液中AlO的水解導(dǎo)致溶液呈堿性，MgCl₂溶液中Mg²⁺的水解導(dǎo)致溶液呈酸性，將二者混合時(shí)相互促進(jìn)水解最終生成Mg（OH）₂和Al（OH）₃沉淀；
①分別取30mL 0.5mol?L^-1 MgCl₂、AlCl₃溶液于燒杯中，充分混合，無現(xiàn)象，說明水解無沉淀生成，
故答案為：無現(xiàn)象，溶解于水水解無沉淀生成；
②向0.5mol?L^-1 AlCl₃溶液中逐滴加入NaOH溶液至剛好反應(yīng)完全，產(chǎn)生沉淀，沉淀溶解，沉淀消失，產(chǎn)生氫氧化鋁沉淀，加過量的氫氧化鈉溶液后氫氧化鋁又溶解；
③將MgCl₂溶液全部倒入②反應(yīng)后的溶液中，產(chǎn)生大量白色沉淀，二者混合時(shí)相互促進(jìn)水解最終生成Mg（OH）₂和Al（OH）₃沉淀，
故答案為：二者混合時(shí)相互促進(jìn)水解最終生成Mg（OH）₂和Al（OH）₃沉淀；
探究二：離子方程式表示上述實(shí)驗(yàn)步驟③的結(jié)論是二者混合時(shí)相互促進(jìn)水解最終生成Mg（OH）₂和Al（OH）₃沉淀，反應(yīng)的離子方程式為2AlO₂^-+Mg²⁺+4H₂O═Mg（OH）₂↓+2Al（OH）₃↓，
故答案為：2AlO₂^-+Mg²⁺+4H₂O═Mg（OH）₂↓+2Al（OH）₃↓．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了鋁及其化合物，鎂及其化合物性質(zhì)的分析應(yīng)用，主要是沉淀生成過程的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和反應(yīng)現(xiàn)象判斷，掌握物質(zhì)性質(zhì)和實(shí)驗(yàn)方法是解題關(guān)鍵，題目難度較大．