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，兩人均使用鎂片與鋁片作電極，但甲同學(xué)將電極放入6mol L-1的H2SO4溶液中，乙同學(xué)將電極放入6mol L-1NaOH的溶液中，如圖所示。

（1）寫出甲電池中正極的電極反應(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)說明金屬活動(dòng)性順序已過時(shí)，已沒有使用價(jià)值

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

（5）將5.1g鎂鋁合金溶于60 mL5.0 mol L-1H2SO4溶液中,完全溶解后再加入65mL10.0mol L-1的NaOH溶液，得到沉淀質(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____mLNaOH溶液時(shí)，可使溶解在硫酸中的Mg2+和Al3+恰好完全沉淀。

②計(jì)算合金溶于硫酸時(shí)所產(chǎn)生的氫氣在標(biāo)準(zhǔn)狀況下為_____L

Answer 1

【答案】2H+ + 2e- = H2↑ 2Al + 2OH- + 2H2O = 2AlO2- + 3H2↑ Mg Al AD 60 5.6

【解析】

（1）甲電池總反應(yīng)為Mg + 2H+ = Mg2+ + H2↑，分析化合價(jià)易知正極是Al電極，Al電極表面的H+得電子還原成H2，電極反應(yīng)式為2H+ + 2e- = H2↑。

（2）Mg雖然比Al活潑，但Mg不和NaOH溶液反應(yīng)，而Al可以和NaOH反應(yīng)生成H2，因而乙電池總反應(yīng)的離子方程式為2Al + 2OH- + 2H2O = 2AlO2- + 3H2↑。

（3）根據(jù)上述電池反應(yīng)可知甲會(huì)判斷Mg做負(fù)極，因而甲認(rèn)為Mg比較活潑，而乙會(huì)觀察到Al電極溶解，即Al失電子，Al做負(fù)極，因而乙會(huì)認(rèn)為Al比較活潑。

（4）A.雖然甲乙電池的電極材料完全相同，但電解液不同導(dǎo)致正負(fù)極發(fā)生反轉(zhuǎn)，因而利用原電池反應(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)，正確；

B.金屬活潑性是指活潑性較強(qiáng)的金屬單質(zhì)能從金屬離子鹽溶液中置換出活潑性較差的金屬單質(zhì)，根據(jù)事實(shí)，Mg一定比Al活潑，錯(cuò)誤；

C.金屬活潑性是判斷金屬化學(xué)性質(zhì)的相對(duì)活性的重要手段，錯(cuò)誤；

D.在運(yùn)用具體的化學(xué)理論時(shí)，不應(yīng)刻板且強(qiáng)行解釋不同環(huán)境下的類似問題，應(yīng)具體問題具體對(duì)待，從而把握化學(xué)問題的本質(zhì)，正確。

故答案選AD。

（5）①n(H2SO4)=0.06L×5mol/L=0.3mol，當(dāng)硫酸中的Mg和Al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60mL NaOH溶液時(shí)，鎂鋁恰好沉淀，當(dāng)加入n(NaOH)=0.065L×10mol/L=0.65mol時(shí)，NaOH過量的物質(zhì)的量為：0.65mol-0.6mol=0.05mol，發(fā)生反應(yīng)為：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=5.1，58x+78y=13.6，解得：x=0.1、y=0.1。

Mg + H2SO4 = MgSO4 + H2↑

0.1mol 0.1mol

2Al + 3H2SO4 = Al2(SO4)3 + 3H2↑

0.1mol 0.15mol

n(H2)=0.1mol+0.15mol=0.25mol，產(chǎn)生的氫氣在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為：V(H2)=0.25mol×22.4L/mol=5.6L。