Question

10．Ⅰ、取不同質(zhì)量的某鎂鋁合金樣品分別和30mL同濃度的鹽酸反應(yīng)，所取合金質(zhì)量與產(chǎn)生氣體的體積（已換算為標準狀況）如表所示：

實驗序號	a	b	c
合金質(zhì)量（g）	0.51	0.765	0.918
氣體體積（mL）	560	672	672

（1）鹽酸的物質(zhì)的量濃度為2mol/L．
（2）合金中鎂的質(zhì)量分數(shù)為47%（保留2位有效數(shù)字）．
（3）向c組試驗后的容器中加入78mL 1.0mol/L的氫氧化鈉溶液，可恰好使剩余合金中的鋁完全溶解．
Ⅱ、鋁電池性能優(yōu)越，鋁-空氣電池因環(huán)保、安全而受到越來越多的關(guān)注，其原理如圖所示．
（1）該電池的總反應(yīng)的化學方程式為4Al+3O₂+6H₂O=4Al（OH）₃．
（2）電池中NaCl的作用是增強溶液導電能力．
（3）以該電池電解KI溶液制取KIO₃（以石墨為電極材料）時，電解過程中陽極的電極反應(yīng)為I^-+3H₂O-6e-=IO₃^-+6H⁺．

Answer 1

分析 I．（1）鹽酸濃、體積一定，a中合金質(zhì)量小于b中合金質(zhì)量，且a中生成氣體體積小于b中氣體體積，說明a中鹽酸過量、金屬完全反應(yīng)，b中合金質(zhì)量小于c中合金質(zhì)量，且b、c生成氣體體積相等，說明b、c中鹽酸完全反應(yīng)，可以根據(jù)反應(yīng)生成氫氣體積計算鹽酸的物質(zhì)的量濃度；
（2）a組中合金完全反應(yīng)，令鎂、鋁的物質(zhì)的量分別為xmol、ymol，根據(jù)二者質(zhì)量之和與電子轉(zhuǎn)移守恒列方程計算解答；
（3）結(jié)合（2）中可知0.918g合金中Al的物質(zhì)的量，使c組中剩余的Al恰好完全溶解，此時溶液中溶質(zhì)為NaCl、NaAlO₂，根據(jù)鈉離子守恒n（NaOH）=n（NaCl）+n（NaAlO₂），進而計算氫氧化鈉溶液的體積．
Ⅱ．（1）中性條件下，發(fā)生類似鋼鐵的吸氧腐蝕；
（2）NaCl沒有參與反應(yīng)，提高溶液導電能力；
（3）電解KI溶液制取KIO₃（以石墨為電極材料）時，陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，I^-在陽極失去電子生成IO₃^-，應(yīng)有水參加反應(yīng)，由電荷守恒應(yīng)有氫離子生成．

解答 解：I．（1）鹽酸濃、體積一定，a中合金質(zhì)量小于b中合金質(zhì)量，且a中生成氣體體積小于b中氣體體積，說明a中鹽酸過量、金屬完全反應(yīng)，b中合金質(zhì)量小于c中合金質(zhì)量，且b、c生成氣體體積相等，說明b、c中鹽酸完全反應(yīng)，鹽酸完全反應(yīng)生成氫氣672mL，氫氣的物質(zhì)的量為$\frac{0.672L}{22.4L/mol}$=0.03mol，根據(jù)氫元素守恒可知n（HCl）=2n（H₂）=2×0.03mol=0.06mol，故鹽酸的物質(zhì)的量濃度為$\frac{0.06mol}{0.03L}$=2mol/L，
（2）a組中合金完全反應(yīng)，令鎂、鋁的物質(zhì)的量分別為xmol、ymol，根據(jù)二者質(zhì)量可知24x+27y=0.51，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒有2x+3y=$\frac{0.56}{22.4}$×2，聯(lián)立方程解得：x=0.01、y=0.01，故合金中鎂的質(zhì)量分數(shù)為$\frac{0.01mol×24g/mol}{0.51g}$×100%=47%，
故答案為：47%；
（3）結(jié)合（2）中可知0.918g合金中Al的物質(zhì)的量為0.01mol×$\frac{0.918g}{0.51g}$=0.018mol，使c組中剩余的Al恰好完全溶解，此時溶液中溶質(zhì)為NaCl、NaAlO₂，根據(jù)鈉離子守恒n（NaOH）=n（NaCl）+n（NaAlO₂）=n（HCl）+n（Al）=0.06mol+0.018mol=0.078mol，故需要氫氧化鈉溶液的體積為$\frac{0.078mol}{1mol/L}$=0.078L=78mL，
故答案為：78；
Ⅱ．（1）中性條件下，發(fā)生金屬的吸氧腐蝕，該電池的總反應(yīng)的化學方程式為4Al+3O₂+6H₂O=4Al（OH）₃，
故答案為：4Al+3O₂+6H₂O=4Al（OH）₃；
（2）NaCl沒有參與反應(yīng)，其作用是：增強溶液導電能力，
故答案為：增強溶液導電能力；
（3）電解KI溶液制取KIO₃（以石墨為電極材料）時，陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，I^-在陽極失去電子生成IO₃^-，應(yīng)有水參加反應(yīng)，由電荷守恒應(yīng)有氫離子生成，陽極電極反應(yīng)式為：I^-+3H₂O-6e-=IO₃^-+6H⁺，
故答案為：I^-+3H₂O-6e-=IO₃^-+6H⁺．

點評 本題考查混合物的計算、原電池與電解原理，屬于拼合型題目，I中根據(jù)表中數(shù)據(jù)關(guān)系判斷反應(yīng)的過量問題是關(guān)鍵，題目難度中等．