Question

【題目】有甲、乙兩位同學(xué)均想利用原電池反應(yīng)檢測(cè)金屬的活動(dòng)性順序，兩人均用鎂片和鋁片作電極，但甲同學(xué)將電極放入6 mol·L－1的H2SO4溶液中，乙同學(xué)將電極放入6 mol·L－1的NaOH溶液中，如圖所示。

（1）寫出甲中正極的電極反應(yīng)式_____________________________。

（2）寫出乙電池中總反應(yīng)的離子方程式： ___________________。

（3）如果甲與乙同學(xué)均認(rèn)為“構(gòu)成原電池的電極材料如果都是金屬，則構(gòu)成負(fù)極材料的金屬應(yīng)比構(gòu)成正極材料的金屬活潑”，則甲會(huì)判斷出________（填寫元素符號(hào)，下同）的金屬活動(dòng)性更強(qiáng)，而乙會(huì)判斷出________的金屬活動(dòng)性更強(qiáng)。

（4）由此實(shí)驗(yàn)，可得到如下哪些正確結(jié)論

A．利用原電池反應(yīng)判斷金屬活動(dòng)性順序時(shí)應(yīng)注意選擇合適的介質(zhì)

B．鎂的金屬活動(dòng)性不一定比鋁的金屬活動(dòng)性強(qiáng)

C．該實(shí)驗(yàn)說(shuō)明金屬活動(dòng)性順序表已過(guò)時(shí)，已沒(méi)有使用價(jià)值

D．該實(shí)驗(yàn)說(shuō)明化學(xué)研究對(duì)象復(fù)雜、反應(yīng)受條件影響較大，因此應(yīng)具體問(wèn)題具體分析

（5）上述實(shí)驗(yàn)也反過(guò)來(lái)證明了“直接利用金屬活動(dòng)性順序判斷原電池中的正、負(fù)極”這種做法_________(填“可靠”或“不可靠”)。如不可靠，請(qǐng)你提出另一個(gè)判斷原電池正、負(fù)極的可行實(shí)驗(yàn)___________ (如可靠，可不填寫)。

（6）將5.1g鎂鋁合金溶于60mL 5.0 mol·L－1H2SO4溶液中，完全溶解后再加入65mL 10.0mol·L－1的NaOH溶液，得到沉淀的質(zhì)量為9.7g，繼續(xù)滴加NaOH溶液時(shí)沉淀會(huì)減少。

①當(dāng)加入 mL NaOH溶液時(shí)，可使溶解在硫酸的Mg2+和Al3+恰好完全沉淀。

②合金溶于硫酸時(shí)所產(chǎn)生的氫氣在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為 L。

Answer 1

【答案】

（1） 2H＋＋2e－=H2↑；

（2） 2Al＋2OH-＋2H2O=2AlO2-＋3H2↑；

（3） Mg； Al；；（4） AD；

（5） 不可靠；將靈敏電流表用導(dǎo)線串聯(lián)在兩極上，通過(guò)電流表的指針偏轉(zhuǎn)判斷電流方向，電流從正極流向負(fù)極；

（6） 60； 5.6。

【解析】

試題分析：（1）甲中鎂易失電子作負(fù)極、Al作正極，負(fù)極上鎂發(fā)生氧化反應(yīng)、正極上氫離子發(fā)生還原反應(yīng)，負(fù)極反應(yīng)為Mg-2e- =Mg2+，正極反應(yīng)為2H＋＋2e－=H2↑；（2）乙池中鋁易失電子作負(fù)極，負(fù)極上鋁失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：Al+4OH- -3e- =AlO2 - +2H2O，鎂作正極，正極發(fā)生還原反應(yīng)，總反應(yīng)為2Al＋2OH-＋2H2O=2AlO2-＋3H2↑；（3）甲中鎂作負(fù)極、乙中鋁作負(fù)極，根據(jù)作負(fù)極的金屬活潑性強(qiáng)判斷，甲中鎂活動(dòng)性強(qiáng)、乙中鋁活動(dòng)性強(qiáng)；（4）A．根據(jù)甲、乙中電極反應(yīng)式知，原電池正負(fù)極與電解質(zhì)溶液有關(guān)，正確；B.鎂的金屬性大于鋁，但失電子難易程度與電解質(zhì)溶液有關(guān)，錯(cuò)誤；C.該實(shí)驗(yàn)說(shuō)明電解質(zhì)溶液性質(zhì)影響電極的正負(fù)極，不能說(shuō)明金屬活動(dòng)性順序沒(méi)有使用價(jià)值，錯(cuò)誤；D.該實(shí)驗(yàn)說(shuō)明化學(xué)研究對(duì)象復(fù)雜，反應(yīng)與條件有關(guān)，電極材料相同其反應(yīng)條件不同導(dǎo)致其產(chǎn)物不同，所以應(yīng)具體問(wèn)題具體分析，正確；（5）上述實(shí)驗(yàn)也反過(guò)來(lái)證明了“直接利用金屬活動(dòng)性順序判斷原電池中的正、負(fù)極”這種做法不可靠。如不可靠，另一個(gè)判斷原電池正、負(fù)極的可行實(shí)驗(yàn)是將靈敏電流表用導(dǎo)線串聯(lián)在兩極上，通過(guò)電流表的指針偏轉(zhuǎn)判斷電流方向，電流從正極流向負(fù)極。（6）所發(fā)生的反應(yīng)為：Mg+ H2SO4=MgSO4 +H2↑，2Al+3H2SO4=Al2 (SO4 )3 +3H2↑，MgSO4 +2NaOH=Mg(OH)2↓+Na2SO4 ，Al2 (SO4 )3 +6NaOH =2Al(OH)3↓+3Na2SO4， ①n(H2SO4)=0.06L×5mol/L=0.3mol，當(dāng)硫酸中的Mg2+和Al3+恰好完全沉淀時(shí)，溶液成分為Na2SO4，此時(shí)n(NaOH)=2n(H2SO4)=2×0.3mol=0.6mol，所以V(NaOH)= 0.6mol÷10mol/L =0.06L=60ml；②當(dāng)加入60mlNaOH溶液時(shí)，鎂離子、鋁離子恰好沉淀，當(dāng)加入n(NaOH)= 0.065L× 10mol/L=0.65mol時(shí)，NaOH過(guò)量：n(NaOH)(過(guò)量)=0.65mol-0.6mol=0.05mol，發(fā)生：Al(OH)3+NaOH =NaAlO2 +2H2O，則溶解的n[Al(OH)3]=0.05mol，m(Al(OH)3)=0.05mol×78g/mol=3.9g，所以硫酸中的Mg和Al恰好完全沉淀的質(zhì)量應(yīng)為3.9g+9.7g=13.6g，設(shè)混合物中含有xmolMg，ymolAl，則24x+27y＝5.1g，58x+78y＝13.6g。解之得：x=0.1，y=0.1，所以根據(jù)電子守恒可得反應(yīng)產(chǎn)生氫氣的物質(zhì)的量是n(H2)=x+3/2y=0.1mol+0.15mol=0.25mol，V(H2)=0.25mol×22.4L/mol=5.6L。