题目内容

7．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6mol•L-1的H2SO4溶液中，乙同学将电极放入6mol•L-1的NaOH溶液中，如图所示．
（1）写出甲中正极的电极反应式2H++2e-=H2↑．
（2）写出乙电池中总反应的离子方程式：2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑．
（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Mg（填写元素符号，下同）的金属活动性更强，而乙会判断出Al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”这种做法不可靠（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 （如可靠，可不填写）．
（6）将5.1g镁铝合金溶于60mL 5.0mol•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60mL 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5.6L．

分析 甲同学依据的化学反应原理是Mg+H2SO4=MgSO4+H2↑，乙同学依据的化学反应原理是2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2↑．由于Al显两性，与酸碱都能发生反应，（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；
（2）乙池中铝易失电子作负极、镁作正极，负极上铝失电子发生氧化反应；
（3）根据作负极的金属活泼性强结合电池中的负极判断；
（4）A．原电池正负极与电解质溶液有关；
B．镁的金属性大于铝；
C．该实验证明说明电解质溶液性质选用选择合适的介质，不能说明金属活动性顺序过时；
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）可以通过测电流的方向来判断原电池的正负极；
（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，根据反应的方程式计算．

解答 解：（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↑，
故答案为：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=AlO2-+3H2↑，
故答案为：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，
故答案为：Mg；Al；
（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，故A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，故B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，故C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，故D正确；
故答案为：AD；
（5）上述实验说明，“直接利用金属活动性顺序表判断电池中的正负极”并不考可靠，最好是接一个电流计，通过观察电流方向判断原电池的正负极，
故答案为：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）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，
（1）n（H2SO4）=0.06L×5mol/L=0.3mol，当硫酸中的Mg和Al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）=$\frac{0.6mol}{10mol/L}$=0.06L=60ml，
故答案为：60；
（2）当加入60mlNaOH溶液时，镁铝恰好沉淀，当加入n（NaOH）=0.065L×10mol/L=0.65mol时，
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=5.1；58x+78y=13.6，解之得：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，V（H2）=0.25mol×22.4L/mol=5.6L，
故答案为：5.6．

点评 本题考查了探究原电池原理、混合物的计算，题目难度中等，明确原电池中各个电极上发生的反应是解本题关键，注意不能根据金属的活动性强弱判断正负极，要根据失电子难易程度确定负极，为易错点．

练习册系列答案
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16．下列离子中半径最小的是（　　）
A．Na+B．F-C．Al3+D．O2-
17．如图所示，将甲、乙两个装有不同物质的针筒用导管连接起来，将乙针筒内的物质压到甲针筒内，进行下表所列的不同实验．试回答下列问题：

实验序号甲针筒内物质乙针筒内物质甲针筒的现象
110mL FeSO4溶液10mLNH3生成白色沉淀，后变色
25mL1mol/L FeCl3溶液1mL1mol/L KSCN溶液
310mL1mol/LAlCl3溶液1mol/L NaOH
410mL2mol/LKAl（SO4）2溶液1mol/LBa（OH）2溶液
（1）实验1中，沉淀最终变为红褐色，写出沉淀变色的化学方程式4Fe（OH）2+O2+2H2O=4Fe（OH）3．
（2）实验2甲针筒内的现象是：溶液变血红．
（3）实验3中，甲针筒内开始时的现象是：白色沉淀；若甲针筒内产生的沉淀的质量为0.39g，则则需向甲针筒内注入该NaOH溶液15 mL或35mL．
（4）实验4中，若持续向甲针筒内注入1mol/LBa（OH）2溶液，当生成沉淀的物质的量最大时，沉淀成分为BaSO4和Al（OH）3．（填化学式，下同）．当生成沉淀的质量最大时，沉淀成分为BaSO4．
14．Cu2O和CuO组成的混合物中，Cu的质量分数为88%，则混合物中含Cu2O和CuO的物质的量之比（　　）
A．5：1B．4：1C．3：2D．1：5
2．已知lg3=0.48，25℃时NH3•H2O的电离平衡常数为1.8×10-5，现向0.2mol/L的氨水中滴加等体积的0.1mol/L的盐酸得到新溶液Q，下列有关说法中错误的是（　　）
A．此氨水的pH为11.48
B．Q溶液中：c（NH4+）＞c（Cl-）＞c（NH3•H2O）＞c（OH-）＞c（H+）
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D．滴加过程中，溶液中可能会存在：c（NH4+）=c（Cl-）
12．Fe、Al、Cu能与许多其它金属形成金属互化物，Cu9Al4就是其中一种重要的金属互化物，回答下列问题．
（1）Cu9Al4具有自范性，原子在三维空间里呈周期性有序排列，Cu9Al4属于晶体（填“晶体”或“非晶体”）
（2）Fe、Al、Cu三种元素基态原子中未成对电子最多的是Fe（填元素符号）．
（3）Cu9Al4与盐酸反应后生成AlCl3，氯化铝可做为下列反应的催化剂

①分子③中碳原子杂化类型．
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（4）铜能与（SCN）2反应，（SCN）2对应的酸有两种，理论上硫氰酸（H-S-C≡N）的沸点低于异硫氰酸（H-N=C=S）的沸点，其原因是异硫氰酸分子间可形成氢键，而硫氰酸不能
（5）一种铜金互化物具有立方最密堆积的结构，如图2所示该金属互化物中Cu原子与Au原子个数之比为3：1；该互化物中微粒之间的强相互作用是金属键．
19．已知：4P（红磷，S）═P4（白磷，s）△H=+17kJ•moL-1，则下列推论正确的是（　　）
A．当1 mol白磷完全转变成红磷时放出17kJ热量
B．正反应是一个放热反应
C．当4g红磷转变成白磷时吸收I7k J热量
D．白磷比红磷稳定
16．将32.0g Cu投入50mL 12moL/L的浓硝酸中，充分反应后，收集到4.48L（标准状况）NO和NO2的混合气体．
（1）被还原硝酸的物质的量是0.2mol．
（2）判断32.0gCu和50mL 12moL/L的硝酸反应后何者有剩余？铜，其物质的量是0.3mol．
（3）如果往反应后的体系内再加入100mL2mol/L的稀硫酸，充分反应后又有气体逸出，写出离子反应方程式，并计算新产生气体的体积4.48L（标准状况）
17．下列有关叙述正确的是（　　）
A．常温下pH=4的NaHC2O4溶液中：c（H2C2O4）＞c（C2O42-）
B．当温度不变时，在纯水中加入强碱溶液不会影响水的离子积常数
C．常温下，向AgCl的饱和溶液中加入NaCl固体，有固体析出，且AgCl的Ksp变小
D．25℃时，Ksp（AgCl）=1.56×10-10，Ksp（Ag2CrO4）=9.0×10-12，向同浓度的Na2CrO4和NaCl混合溶液中滴加AgNO3溶液，Ag2CrO4先析出

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