Question

有甲、乙两位同学均想利用原电池反应检测金属的活动性顺序，两人均用镁片和铝片作电极，但甲同学将电极放入6 mol·L^－1的H₂SO₄溶液中，乙同学将电极放入6 mol·L^－1的NaOH溶液中，如图所示。

（1）写出甲中正极的电极反应式_____________________________。

（2）写出乙电池中总反应的离子方程式： ___________________。

（3）如果甲与乙同学均认为“构成原电池的电极材料如果都是金属，则构成负极材料的金属应比构成正极材料的金属活泼”，则甲会判断出________（填写元素符号，下同）的金属活动性更强，而乙会判断出________的金属活动性更强。

（4）由此实验，可得到如下哪些正确结论

A．利用原电池反应判断金属活动性顺序时应注意选择合适的介质

B．镁的金属活动性不一定比铝的金属活动性强

C．该实验说明金属活动性顺序表已过时，已没有使用价值

D．该实验说明化学研究对象复杂、反应受条件影响较大，因此应具体问题具体分析

（5）上述实验也反过来证明了“直接利用金属活动性顺序判断原电池中的正、负极”这种做法_________(填“可靠”或“不可靠”)。如不可靠，请你提出另一个判断原电池正、负极的可行实验___________ (如可靠，可不填写)。

（6）将5.1g镁铝合金溶于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，得到沉淀的质量为9.7g，继续滴加NaOH溶液时沉淀会减少。

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

②合金溶于硫酸时所产生的氢气在标准状况下的体积为         L。

Answer

（1） 2H＋＋2e－=H2↑；

（2） 2Al＋2OH-＋2H2O=2AlO2-＋3H2↑；

（3） Mg； Al；；（4） AD；

（5） 不可靠；将灵敏电流表用导线串联在两极上，通过电流表的指针偏转判断电流方向，电流从正极流向负极；

（6） 60； 5.6。

【解析】

试题分析：（1）甲中镁易失电子作负极、Al作正极，负极上镁发生氧化反应、正极上氢离子发生还原反应，负极反应为Mg-2e- =Mg2+，正极反应为2H＋＋2e－=H2↑；（2）乙池中铝易失电子作负极，负极上铝失电子发生氧化反应，电极反应式为：Al+4OH- -3e- =AlO2 - +2H2O，镁作正极，正极发生还原反应，总反应为2Al＋2OH-＋2H2O=2AlO2-＋3H2↑；（3）甲中镁作负极、乙中铝作负极，根据作负极的金属活泼性强判断，甲中镁活动性强、乙中铝活动性强；（4）A．根据甲、乙中电极反应式知，原电池正负极与电解质溶液有关，正确；B.镁的金属性大于铝，但失电子难易程度与电解质溶液有关，错误；C.该实验说明电解质溶液性质影响电极的正负极，不能说明金属活动性顺序没有使用价值，错误；D.该实验说明化学研究对象复杂，反应与条件有关，电极材料相同其反应条件不同导致其产物不同，所以应具体问题具体分析，正确；（5）上述实验也反过来证明了“直接利用金属活动性顺序判断原电池中的正、负极”这种做法不可靠。如不可靠，另一个判断原电池正、负极的可行实验是将灵敏电流表用导线串联在两极上，通过电流表的指针偏转判断电流方向，电流从正极流向负极。（6）所发生的反应为：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，当硫酸中的Mg2+和Al3+恰好完全沉淀时，溶液成分为Na2SO4，此时n(NaOH)=2n(H2SO4)=2×0.3mol=0.6mol，所以V(NaOH)= 0.6mol÷10mol/L =0.06L=60ml；②当加入60mlNaOH溶液时，镁离子、铝离子恰好沉淀，当加入n(NaOH)= 0.065L× 10mol/L=0.65mol时，NaOH过量：n(NaOH)(过量)=0.65mol-0.6mol=0.05mol，发生：Al(OH)3+NaOH =NaAlO2 +2H2O，则溶解的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恰好完全沉淀的质量应为3.9g+9.7g=13.6g，设混合物中含有xmolMg，ymolAl，则24x+27y＝5.1g，58x+78y＝13.6g。解之得：x=0.1，y=0.1，所以根据电子守恒可得反应产生氢气的物质的量是n(H2)=x+3/2y=0.1mol+0.15mol=0.25mol，V(H2)=0.25mol×22.4L/mol=5.6L。

考点：考查原电池的反应原理、物质的量在化学反应方程式计算的应用的知识。