Question

某化學(xué)興趣小組欲研究一種鎂鋁合金，以下是部分實(shí)驗(yàn)．請完成填空．
[實(shí)驗(yàn)一]從鎂鋁合金片上剪下一小塊，先稱重，然后投到盛有10mL 10mol?L^-1NaOH溶液（足量）的錐形瓶里．
（1）從反應(yīng)開始至反應(yīng)結(jié)束，依次可觀察到的現(xiàn)象有：①切口斷面處先產(chǎn)生氣泡，反應(yīng)由慢到快；②小塊合金在溶液中上下翻騰；③溶液升溫；④反應(yīng)后，溶液中殘留黑色黑體．
（2）開始時(shí)產(chǎn)生氣泡速率慢，其主要原因（除溫度、電化學(xué)因素外）是

 

．
（3）寫出所形成原電池負(fù)極的電極反應(yīng)式：

 

．
（4）欲利用此反應(yīng)測定合金中鋁的金屬，理論上還應(yīng)該測定哪些數(shù)據(jù)？請仿照方法①寫出另一種不同方法所需數(shù)據(jù)．

方法	需測定的數(shù)據(jù)
①	測定產(chǎn)生的H2的體積
②

[實(shí)驗(yàn)二]向?qū)嶒?yàn)一的錐形瓶里滴加1mol?L^-1HCl，使鎂、鋁兩種元素恰好只以氯化物的形式存在．寫出此過程中含鋁元素的化合物所發(fā)生的離子反應(yīng)方程式：

 

．
[實(shí)驗(yàn)三]取實(shí)驗(yàn)二的錐形瓶里的溶液10mL，向其中商加a mLC₁mol?L^-1NaOH之后，改成滴加C₂mol?L^-1HCl，所得沉淀Y（mol）與試劑總體積V（mL）間的關(guān)系如圖所示．據(jù)此，回答下列問題：
（1）圖中CD段消耗鹽酸的體積是AB段消耗的NaOH溶液體積的兩倍，則C₁/C₂=

 

；
（2）所加入NaOH溶液的體積a=

 

mL．

Answer 1

分析：[實(shí)驗(yàn)一]
（2）鎂鋁合金在空氣中被氧氣氧化生成氧化鋁和氧化鎂，與酸反應(yīng)開始生成氣體速率慢；
（3）依據(jù)鋁和鎂在氫氧化鈉溶液中形成原電池，鋁做負(fù)極在氫氧化鈉溶液中生成偏鋁酸鈉；
（4）測定鋁的含量，利用鋁和氫氧化鈉溶液反應(yīng)，鎂和氫氧化鈉溶液不反應(yīng)，需要稱量剩余鎂的質(zhì)量或測定反應(yīng)消耗或剩余的NaOH的量或測定生成的NaAlO₂的量；
[實(shí)驗(yàn)二]實(shí)驗(yàn)一中溶液中偏鋁酸根離子和過量氫離子反應(yīng)生成鋁離子，鎂和鹽酸反應(yīng)生成氯化鎂；
[實(shí)驗(yàn)三]（1）分析圖象和實(shí)驗(yàn)操作分析判斷可知AB段是氫氧化鋁沉淀溶解，CD裝置是偏鋁酸根離子和加入酸反應(yīng)生成氫氧化鋁沉淀，據(jù)此計(jì)算分析；
（2）依據(jù)圖象分析在BC段的意義是加入的氫氧化鈉溶液和加入鹽酸溶液體積之和，依據(jù)酸堿反應(yīng)定量關(guān)系，酸堿溶液濃度關(guān)系計(jì)算得到氫氧化鈉溶液體積；

解答：解：[實(shí)驗(yàn)一]
（2）開始時(shí)產(chǎn)生氣泡速率慢，其主要原因（除溫度、電化學(xué)因素外）鎂鋁合金在空氣中被氧氣氧化生成氧化鋁和氧化鎂，與酸反應(yīng)開始生成氣體速率慢；
故答案為：合金表面有氧化膜；
（3）鋁和鎂在氫氧化鈉溶液中形成原電池，鋁做負(fù)極在氫氧化鈉溶液中生成偏鋁酸鈉，負(fù)極電極反應(yīng)為：Al+4OH^--3e^-=AlO₂^-+2H₂O；
故答案為：Al+4OH^--3e^-=AlO₂^-+2H₂O；
（4）②測定鋁的含量，利用鋁和氫氧化鈉溶液反應(yīng)，鎂和氫氧化鈉溶液不反應(yīng)，需要稱量剩余鎂的質(zhì)量或測定反應(yīng)消耗或剩余的NaOH的量或測定生成的NaAlO₂的量
故答案為：“測定殘留固體鎂的質(zhì)量”或“測定反應(yīng)消耗或剩余的NaOH的量”或“測定生成的NaAlO₂的量”；
[實(shí)驗(yàn)二]向?qū)嶒?yàn)一的錐形瓶里滴加1mol?L^-1HCl，使鎂、鋁兩種元素恰好只以氯化物的形式存在．此過程中含鋁元素的化合物所發(fā)生的離子反應(yīng)方程式為：AlO₂^-+4H⁺=Al³⁺+2H₂O；
故答案為：AlO₂^-+4H⁺=Al³⁺+2H₂O；
[實(shí)驗(yàn)三]（1）分析圖象和實(shí)驗(yàn)操作分析判斷可知AB段是氫氧化鋁沉淀溶解，CD裝置是偏鋁酸根離子和加入酸反應(yīng)生成氫氧化鋁沉淀，反應(yīng)的離子方程式為：
Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O，AlO₂^-+H⁺+H₂O=Al（OH）₃↓，依據(jù) 反應(yīng)離子方程式可知，兩個(gè)過程消耗氯化氫和氫氧化鈉物質(zhì)的量相同，圖中CD段消耗鹽酸的體積是AB段消耗的NaOH溶液體積的兩倍，則濃度也是二倍關(guān)系，

C1

C2

=2：1；
故答案為：2：1；
（2）依據(jù)圖象分析可知，BC段是加入的氫氧化鈉溶液，加入鹽酸和氫氧化鈉溶液反應(yīng)，此段中設(shè)氫氧化鈉溶液體積V₁，鹽酸體積為V₂，得到V₁ +V₂=3，酸堿中和反應(yīng)物質(zhì)的量相同，C₁=2C₂，V₁C₁=C₂V₂，2V₁=V₂，得到V₁=1ml，則加入氫氧化鈉溶液體積=6ml+1ml=7ml；
故答案為：7；

點(diǎn)評：本題考查了實(shí)驗(yàn)探究物質(zhì)組成和性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，現(xiàn)象判斷，圖象的分析計(jì)算應(yīng)用，物質(zhì)性質(zhì)和反應(yīng)過程分析是解題關(guān)鍵，題目難度中等．