Question

【題目】有甲、乙兩位同學均想利用原電池反應檢測金屬的活動性順序，兩人均用鎂片和鋁片作電極，但甲同學將電極放入6 mol·L－1的H2SO4溶液中，乙同學將電極放入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式_____________________________。

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

（3）如果甲與乙同學均認為“構成原電池的電極材料如果都是金屬，則構成負極材料的金屬應比構成正極材料的金屬活潑”，則甲會判斷出________（填寫元素符號，下同）的金屬活動性更強，而乙會判斷出________的金屬活動性更強。

（4）由此實驗，可得到如下哪些正確結論

A．利用原電池反應判斷金屬活動性順序時應注意選擇合適的介質

B．鎂的金屬活動性不一定比鋁的金屬活動性強

C．該實驗說明金屬活動性順序表已過時，已沒有使用價值

D．該實驗說明化學研究對象復雜、反應受條件影響較大，因此應具體問題具體分析

（5）上述實驗也反過來證明了“直接利用金屬活動性順序判斷原電池中的正、負極”這種做法_________(填“可靠”或“不可靠”)。如不可靠，請你提出另一個判斷原電池正、負極的可行實驗___________ (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，得到沉淀的質量為9.7g，繼續滴加NaOH溶液時沉淀會減少。

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

②合金溶于硫酸時所產生的氫氣在標準狀況下的體積為 L。

Answer 1

【答案】

（1） 2H＋＋2e－=H2↑；

（2） 2Al＋2OH-＋2H2O=2AlO2-＋3H2↑；

（3） Mg； Al；；（4） AD；

（5） 不可靠；將靈敏電流表用導線串聯在兩極上，通過電流表的指針偏轉判斷電流方向，電流從正極流向負極；

（6） 60； 5.6。

【解析】

試題分析：（1）甲中鎂易失電子作負極、Al作正極，負極上鎂發生氧化反應、正極上氫離子發生還原反應，負極反應為Mg-2e- =Mg2+，正極反應為2H＋＋2e－=H2↑；（2）乙池中鋁易失電子作負極，負極上鋁失電子發生氧化反應，電極反應式為：Al+4OH- -3e- =AlO2 - +2H2O，鎂作正極，正極發生還原反應，總反應為2Al＋2OH-＋2H2O=2AlO2-＋3H2↑；（3）甲中鎂作負極、乙中鋁作負極，根據作負極的金屬活潑性強判斷，甲中鎂活動性強、乙中鋁活動性強；（4）A．根據甲、乙中電極反應式知，原電池正負極與電解質溶液有關，正確；B.鎂的金屬性大于鋁，但失電子難易程度與電解質溶液有關，錯誤；C.該實驗說明電解質溶液性質影響電極的正負極，不能說明金屬活動性順序沒有使用價值，錯誤；D.該實驗說明化學研究對象復雜，反應與條件有關，電極材料相同其反應條件不同導致其產物不同，所以應具體問題具體分析，正確；（5）上述實驗也反過來證明了“直接利用金屬活動性順序判斷原電池中的正、負極”這種做法不可靠。如不可靠，另一個判斷原電池正、負極的可行實驗是將靈敏電流表用導線串聯在兩極上，通過電流表的指針偏轉判斷電流方向，電流從正極流向負極。（6）所發生的反應為：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，當硫酸中的Mg2+和Al3+恰好完全沉淀時，溶液成分為Na2SO4，此時n(NaOH)=2n(H2SO4)=2×0.3mol=0.6mol，所以V(NaOH)= 0.6mol÷10mol/L =0.06L=60ml；②當加入60mlNaOH溶液時，鎂離子、鋁離子恰好沉淀，當加入n(NaOH)= 0.065L× 10mol/L=0.65mol時，NaOH過量：n(NaOH)(過量)=0.65mol-0.6mol=0.05mol，發生：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恰好完全沉淀的質量應為3.9g+9.7g=13.6g，設混合物中含有xmolMg，ymolAl，則24x+27y＝5.1g，58x+78y＝13.6g。解之得：x=0.1，y=0.1，所以根據電子守恒可得反應產生氫氣的物質的量是n(H2)=x+3/2y=0.1mol+0.15mol=0.25mol，V(H2)=0.25mol×22.4L/mol=5.6L。