Question

10．Ⅰ、取不同质量的某镁铝合金样品分别和30mL同浓度的盐酸反应，所取合金质量与产生气体的体积（已换算为标准状况）如表所示：

实验序号	a	b	c
合金质量（g）	0.51	0.765	0.918
气体体积（mL）	560	672	672

（1）盐酸的物质的量浓度为2mol/L．
（2）合金中镁的质量分数为47%（保留2位有效数字）．
（3）向c组试验后的容器中加入78mL 1.0mol/L的氢氧化钠溶液，可恰好使剩余合金中的铝完全溶解．
Ⅱ、铝电池性能优越，铝-空气电池因环保、安全而受到越来越多的关注，其原理如图所示．
（1）该电池的总反应的化学方程式为4Al+3O₂+6H₂O=4Al（OH）₃．
（2）电池中NaCl的作用是增强溶液导电能力．
（3）以该电池电解KI溶液制取KIO₃（以石墨为电极材料）时，电解过程中阳极的电极反应为I^-+3H₂O-6e-=IO₃^-+6H⁺．

Answer 1

分析 I．（1）盐酸浓、体积一定，a中合金质量小于b中合金质量，且a中生成气体体积小于b中气体体积，说明a中盐酸过量、金属完全反应，b中合金质量小于c中合金质量，且b、c生成气体体积相等，说明b、c中盐酸完全反应，可以根据反应生成氢气体积计算盐酸的物质的量浓度；
（2）a组中合金完全反应，令镁、铝的物质的量分别为xmol、ymol，根据二者质量之和与电子转移守恒列方程计算解答；
（3）结合（2）中可知0.918g合金中Al的物质的量，使c组中剩余的Al恰好完全溶解，此时溶液中溶质为NaCl、NaAlO₂，根据钠离子守恒n（NaOH）=n（NaCl）+n（NaAlO₂），进而计算氢氧化钠溶液的体积．
Ⅱ．（1）中性条件下，发生类似钢铁的吸氧腐蚀；
（2）NaCl没有参与反应，提高溶液导电能力；
（3）电解KI溶液制取KIO₃（以石墨为电极材料）时，阳极发生氧化反应，I^-在阳极失去电子生成IO₃^-，应有水参加反应，由电荷守恒应有氢离子生成．

解答 解：I．（1）盐酸浓、体积一定，a中合金质量小于b中合金质量，且a中生成气体体积小于b中气体体积，说明a中盐酸过量、金属完全反应，b中合金质量小于c中合金质量，且b、c生成气体体积相等，说明b、c中盐酸完全反应，盐酸完全反应生成氢气672mL，氢气的物质的量为$\frac{0.672L}{22.4L/mol}$=0.03mol，根据氢元素守恒可知n（HCl）=2n（H₂）=2×0.03mol=0.06mol，故盐酸的物质的量浓度为$\frac{0.06mol}{0.03L}$=2mol/L，
（2）a组中合金完全反应，令镁、铝的物质的量分别为xmol、ymol，根据二者质量可知24x+27y=0.51，根据电子转移守恒有2x+3y=$\frac{0.56}{22.4}$×2，联立方程解得：x=0.01、y=0.01，故合金中镁的质量分数为$\frac{0.01mol×24g/mol}{0.51g}$×100%=47%，
故答案为：47%；
（3）结合（2）中可知0.918g合金中Al的物质的量为0.01mol×$\frac{0.918g}{0.51g}$=0.018mol，使c组中剩余的Al恰好完全溶解，此时溶液中溶质为NaCl、NaAlO₂，根据钠离子守恒n（NaOH）=n（NaCl）+n（NaAlO₂）=n（HCl）+n（Al）=0.06mol+0.018mol=0.078mol，故需要氢氧化钠溶液的体积为$\frac{0.078mol}{1mol/L}$=0.078L=78mL，
故答案为：78；
Ⅱ．（1）中性条件下，发生金属的吸氧腐蚀，该电池的总反应的化学方程式为4Al+3O₂+6H₂O=4Al（OH）₃，
故答案为：4Al+3O₂+6H₂O=4Al（OH）₃；
（2）NaCl没有参与反应，其作用是：增强溶液导电能力，
故答案为：增强溶液导电能力；
（3）电解KI溶液制取KIO₃（以石墨为电极材料）时，阳极发生氧化反应，I^-在阳极失去电子生成IO₃^-，应有水参加反应，由电荷守恒应有氢离子生成，阳极电极反应式为：I^-+3H₂O-6e-=IO₃^-+6H⁺，
故答案为：I^-+3H₂O-6e-=IO₃^-+6H⁺．

点评 本题考查混合物的计算、原电池与电解原理，属于拼合型题目，I中根据表中数据关系判断反应的过量问题是关键，题目难度中等．