Question

【題目】金屬鎂可用于制造合金、儲氫材料、鎂電池等。

已知:C(s)+ O2(g)=CO(g) △H=-110.5kJ/mol；

Mg(g)+ O2(g)=MgO(s)△H=-732.7kJ/mol。

（1）一種制備鎂的反應(yīng)為MgO(s)+C(s)=Mg(g)+CO(g),該反應(yīng)的△H=____________。

（2）一種用水氯鎂石(主要成分為MgC12·6H2O)制各金屬鎂工藝的關(guān)鍵流程如下:

①為探究MgCl2·6H2O“一段脫水”的合理溫度范圍，某科研小組將MgCl2·H2O在不同溫度下分解，測得殘留固體物質(zhì)的X-射線銜射譜圖如下圖所示(X-射線銜射可用于判斷某晶態(tài)物質(zhì)是否存在)。

測得E中Mg元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)為60.0%,則E的化學(xué)式為_____。“一段脫水”的目的是制備MgC12·2H2O，溫度不高于180℃的原因是_______________。

②若電解時電解槽中有水分，則生成的MgOHCl與陰極產(chǎn)生的Mg反應(yīng)，使陰極表面產(chǎn)生MgO鈍化膜,降低電解效率。生成MgO的化學(xué)方程式為_________________。

③該工藝中，可以循環(huán)使用的物質(zhì)有_______________。

（3）Mg2Ni是一種儲氫材料。2.14gMg2Ni在一定條件下能吸收0.896LH2(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)生成X，X的化學(xué)式為______________。

（4）“鎂—次氯酸鹽”燃料電池的裝置如圖所示，該電池反應(yīng)的總反應(yīng)方程式為__________。

Answer 1

【答案】 +622.2kJ/mol MgO 若溫度太高，MgCl2轉(zhuǎn)化為MgOHC1或MgO 2MgOHC1+Mg=2MgO+MgCl2+H2↑ HC1、Cl2 Mg2NiH4 Mg+C1O-+H2O==Mg(OH)2+C1-

【解析】（1）①C(s)+ O2(g)=CO(g) △H=-110.5kJ/mol；②Mg(g)+ O2(g)=MgO(s)△H=-732.7kJ/mol。由①-②得，MgO(s)+C(s)=Mg(g)+CO(g)，所以該反應(yīng)的△H=(-110.5kJ/mol)-( -732.7kJ/mol)=+622.2kJ/mol。

（2）①由題意可知，圖中各峰線代表的都是某種純凈物。因為MgCl2·6H2O在加熱過程中可以溶解在其結(jié)晶水中并發(fā)生水解，而且溫度越高其水解程度越大，水解生成的氫氧化鎂在受熱時會發(fā)生分解生成氧化鎂。因為MgO中Mg元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)為60.0%，現(xiàn)測得E中Mg元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)為60.0%，所以E可確定為MgO。“一段脫水”的目的是制備MgC12·2H2O，由圖中信息及前面推斷結(jié)果可知，在129℃“一段脫水”的主要產(chǎn)物是MgC12·2H2O，在235℃和415℃脫水的主要產(chǎn)物分別為MgOHC1和MgO，所以溫度不高于180℃的原因是：若溫度太高，MgCl2轉(zhuǎn)化為MgOHC1或MgO。

②由題意知，MgOHCl與Mg反應(yīng)，生成MgO鈍化膜，鎂的化合價升高了，只有H元素的化合價可以降低，故生成MgO的化學(xué)方程式為2MgOHC1+Mg=2MgO+MgCl2+H2↑。

③該工藝中，二段脫水需要HCl氣流抑制氯化鎂發(fā)生水解反應(yīng)，脫水的產(chǎn)物中含有HCl；HCl是由氯氣和氫氣合成的，電解熔融的氯化鎂可以得到Cl2，所以可以循環(huán)使用的物質(zhì)有HC1、Cl2 。

（3）Mg2Ni是一種儲氫材料。2.14gMg2Ni在一定條件下能吸收0.896LH2(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)生成X。2.14gMg2Ni的物質(zhì)的量為0.02mol， 其中含n(Mg)=0.04mol、n(Ni)=0.02mol；在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，0.896LH2的物質(zhì)的量為0.04mol，n(H)=0.08mol。n(Mg):n(Ni): n(H)=2:1:4，所以X的化學(xué)式為Mg2NiH4 。

（4）由“鎂—次氯酸鹽”燃料電池的裝置圖中信息可知，該電池工作時，鎂被氧化為Mg(OH)2，C1O-被還原為C1-，所以該電池反應(yīng)的總反應(yīng)方程式為Mg+C1O-+H2O==Mg(OH)2+C1-。