Question

某鎂鋁合金（Mg_xAl_y）是貯氫材料，可在通入氬氣的條件下，將一定化學(xué)計(jì)量比的Mg、Al單質(zhì)在一定溫度下熔煉制得．為測定該合金的成分，稱取一定質(zhì)量的樣品放入500mL稀硫酸中，樣品全部溶解并產(chǎn)生氣體．待反應(yīng)完全后，向所得溶液中加入NaOH溶液，生成沉淀的物質(zhì)的量與NaOH溶液的體積關(guān)系如圖2所示．完成下列問題：

（1）熔煉制取鎂鋁合金（Mg_xAl_y）時(shí)通入氬氣的目的是

 

．
（2）該鎂鋁合金（Mg_xAl_y）的化學(xué)式為

 

．
（3）NaOH溶液的物質(zhì)的量濃度為

 

．
（4）該合金在一定條件下吸氫的化學(xué)方程式為：Mg_xAl_y+xH₂═xMgH₂+yA1．得到的混合物在6.0mol?L^-1HCl溶液中能完全釋放出H₂，1mol Mg_xAl_y完全吸氫后得到的混合物與上述鹽酸完全反應(yīng)，釋放出H₂的物質(zhì)的量為

 

．
（5）將該鎂鋁合金置于NaOH溶液可以構(gòu)成原電池，寫出負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)

 

．
（6）如圖1甲為甲醇燃料電池，乙池為鋁制品表面“鈍化”裝置，兩極分別為鋁制品和石墨．M電極的材料是

 

，該鋁制品表面“鈍化”時(shí)的反應(yīng)式為：

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：有關(guān)混合物反應(yīng)的計(jì)算,原電池和電解池的工作原理,常見化學(xué)電源的種類及其工作原理

專題：計(jì)算題,電化學(xué)專題

分析：（1）金屬鎂和鋁容易被氧氣氧化，進(jìn)入氬氣可以防止鎂鋁被氧化；
（2）根據(jù)圖2加入136.7mL氫氧化鈉溶液時(shí)恰好生成0.29mol氫氧化鋁和氫氧化鋁沉淀，加入156.7mL氫氧化鈉溶液時(shí)，沉淀被溶解的為氫氧化鋁，據(jù)此可以計(jì)算出氫氧化鋁、氫氧化鋁的物質(zhì)的量，根據(jù)質(zhì)量守恒可知鎂鋁的物質(zhì)的量之比；
（3）根據(jù)氫氧化鋁與氫氧化鈉反應(yīng)的方程式及氫氧化鋁的物質(zhì)的量、氫氧化鈉的體積計(jì)算出氫氧化鈉的濃度；
（4）釋放出的H₂ 包括Mg₁₇Al₁₂吸收的氫，還包括鎂、鋁和鹽酸反應(yīng)生成的氫氣；
（5）鎂不與氫氧化鈉溶液反應(yīng)，鋁能夠與氫氧化鈉溶液反應(yīng)，所以負(fù)極為鋁，正極為鎂，負(fù)極鋁失去電子與氫氧根離子反應(yīng)生成偏鋁酸根離子，據(jù)此寫出電極反應(yīng)；
（6）根據(jù)圖1中反應(yīng)產(chǎn)物判斷原電池電極，然后判斷電解池的陰、陽極，鋁應(yīng)該在陽極放電生成鋁離子，然后鋁離子與碳酸氫根離子發(fā)生雙水解生成氫氧化鋁和二氧化碳，氫氧化鋁分解可以得到氧化鋁，據(jù)此進(jìn)行解答．

解答： 解：（1）熔煉制取鎂鋁合金（Mg_xAl_y）時(shí)通入氬氣的目的是防止鎂鋁被空氣中的氧氣氧化，
故答案為：防止鎂鋁被空氣氧化；
（2）氫氧化鎂和氫氧化鋁總物質(zhì)的量為：0.29mol，加入過量氫氧化鈉溶液后，剩余的0.17mol沉淀為氫氧化鎂，則氫氧化鋁沉淀的物質(zhì)的量為0.12mol，根據(jù)質(zhì)量守恒定律可知，原合金中鎂和鋁的物質(zhì)的量之比為：0.17mol：0.12mol=17：2，所以該鎂鋁合金（Mg_xAl_y）的化學(xué)式為：Mg₁₇Al₁₂，
故答案為：Mg₁₇Al₁₂；
（3）溶解0.12mol氫氧化鋁消耗氫氧化鈉的體積為：（156.7-136.7）mL=20mL，根據(jù)反應(yīng)方程式Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O可知，氫氧化鈉的物質(zhì)的量濃度為：

0.12mol

0.02L

=6mol?L^-1，
故答案為：6mol?L^-1；
（4）1molMg₁₇Al₁₂完全吸氫17mol，在鹽酸中會(huì)全部釋放出來，鎂鋁合金中的鎂和鋁都能與鹽酸反應(yīng)生成H₂，1molMg₁₇Al₁₂完全反應(yīng)生成氫氣的物質(zhì)的量分別為地17mol、18mol，則生成氫氣一共（17+17+18）mol=52mol，
故答案為：52mol；
（5）由于鎂不與氫氧化鈉溶液反應(yīng)，所以負(fù)極為鋁，電解質(zhì)為氫氧化鈉溶液的負(fù)極反應(yīng)為：Al+4OH^--3e^-=AlO₂^-+2H₂O，
故答案為：Al+4OH^--3e^-=AlO₂^-+2H₂O；
（6）由裝置圖可知，b極通入氣體后產(chǎn)生氣體，c極通入氣體后產(chǎn)生水，故b極通入為甲醇，c極通入的是氧氣，原電池負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極反應(yīng)還原反應(yīng)，所以b為正極，c為負(fù)極，M連接的為電源正極，則M為陽極，Al應(yīng)該在陽極放電：Al-3e^-=Al³⁺，生成的Al³⁺與HCO₃^-發(fā)生雙水解：Al³⁺+3HCO₃^-=Al（OH）₃↓+CO₂↑，生成的氫氧化鋁分解生成氧化鋁：2Al（OH）₃=Al₂O₃↓+3H₂O，總反應(yīng)為：2Al-6e^-+6HCO₃^-=Al₂O₃↓+6CO₂↑+3H₂O，
故答案為：鋁制品；2Al-6e^-+6HCO₃^-=Al₂O₃↓+6CO₂↑+3H₂O（或（Al-3e^-=Al³⁺、Al³⁺+3HCO₃^-=Al（OH）₃↓+3CO₂↑、2Al（OH）₃=Al₂O₃↓+3H₂O）．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了有關(guān)混合物的簡單計(jì)算、原電池、電解池工作原理等知識(shí)，題目難度中等，試題題量稍大，掌握掌握原電池、電解池工作原理，明確混合物組成的計(jì)算方法．