Question

13．氫能的研究和利用是當(dāng)今科學(xué)研究的熱點之一，而尋找性能優(yōu)越，安全性高、價格低廉、環(huán)保的儲氫
材料則成為氫能研究的關(guān)鍵．目前正在研究和已經(jīng)使用的儲氫合金有鎂系合金己土系合金等．回答下列
問題：
（1）工業(yè)上用電解無水氯化鎂而不是氧化鎂獲得鎂的原因是消耗大量的電能．
該過程的主要能量轉(zhuǎn)換形式為電能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能．氯化鎂晶體脫水是工業(yè)冶煉鎂的關(guān)鍵工藝之一，一種氯化鎂晶體脫水的方法是先將MgCl₂•6H₂O轉(zhuǎn)化為MgCl₂•NH₄Cl•nNH₃（銨鎂復(fù)鹽），然后在700℃下脫氨得到無水氯化鎂，脫氨反應(yīng)的化學(xué)方程式為MgCl₂•NH₄Cl•nNH₃$\frac{\underline{\;700℃\;}}{\;}$MgCl₂+（n+1）NH₃↑+HCl↑．
（2）儲氫材料Mg（AlH₄）₂ 在110～200℃時即可分解釋放出H₂，同時生成Al．Mg（AlH₄）₂ 中氫元素的化合價為-1，該分解反應(yīng)中氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為3：2．
（3）儲氫可借助有機物，如利用環(huán)氫還可逆反應(yīng)來實現(xiàn)儲氫和脫氫：

一定條件下，如圖裝置可實現(xiàn)有機物的電化學(xué)儲氫（忽略其他有機物）．
①A為電源的負(fù)極；氣體M是氧氣．
②C電極的電極反應(yīng)式為C₆H₆+6H⁺+6e^-=C₆H₁₂．
（4）鎂鋁合金（Mg₁₇Al₁₂）是一種潛在的儲氫材料，可在氬氣保護下，將一定化學(xué)計量比的Mg、Al單質(zhì)在一定溫度下熔煉獲得．該合金在一定條件下完全吸氫的化學(xué)方程式為Mg₁₇Al₁₂+17H₂═12Al+17MgH₂．得到的混合物X（12Al+17MgH₂） 在一定條件下可釋放出氫氣．
①熔煉制備鎂鋁合金（Mg₁₇Al₁₂）時通入氬氣的目的是防止Mg Al被空氣氧化．
②在足量的HC1溶液中，混合物X能完全釋放H₂．1mol Mg₁₇Al₁₂完全吸氫后得到的混合物X與上述鹽酸完全反應(yīng)，釋放出H₂的物質(zhì)的量為52mol．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)氧化鎂具有較高的熔點，電解氧化鎂獲得鎂要消耗大量的電能；電解主要是將電能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能；先將MgCl₂•6H₂0轉(zhuǎn)化為MgCl₂•NH₄Cl•nNH₃，然后在700℃脫氨得到無水氯化鎂，依據(jù)原子守恒書寫化學(xué)方程式；
（2）Mg（AlH₄）₂中Mg是+2價，Al是+3價，則H為-1價；根據(jù)題意，Mg（AlH₄）₂═MgH₂+2Al+3H₂↑，氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為3：2；
（3）①根據(jù)圖知，苯中的碳得電子生成環(huán)己烷，則C作陰極，陰極上苯得電子和氫離子生成環(huán)己烷，D作陽極，氫氧根失電子放出氧氣，據(jù)此分析；
②根據(jù)圖知，苯中的碳得電子生成環(huán)己烷，則C作陰極，陰極上苯得電子和氫離子生成環(huán)己烷；
（4）①鎂、鋁是親氧元素，易被氧氣氧化；
②釋放出的H₂ 包括Mg₁₇Al₁₂吸收的氫，還包括鎂、鋁和鹽酸反應(yīng)生成的氫氣．

解答 解：（1）因為氧化鎂具有較高的熔點，電解氧化鎂獲得鎂要消耗大量的電能，所以用電解無水氯化鎂而不是氧化鎂獲得鎂；電解主要是將電能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能；MgCl₂•NH₄Cl•nNH₃，在700℃脫氨得到無水氯化鎂，反應(yīng)的化學(xué)方程式MgCl₂•NH₄Cl•nNH₃$\frac{\underline{\;700℃\;}}{\;}$MgCl₂+（n+1）NH₃↑+HCl↑，
故答案為：消耗大量的電能；電能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能；MgCl₂•NH₄Cl•nNH₃$\frac{\underline{\;700℃\;}}{\;}$MgCl₂+（n+1）NH₃↑+HCl↑；
（2）Mg（AlH₄）₂中Mg是+2價，Al是+3價，則H為-1價；根據(jù)題意，Mg（AlH₄）₂═MgH₂+2Al+3H₂↑，氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為3：2；
故答案為：-1；3：2；
（3）①根據(jù)圖知，苯中的碳得電子生成環(huán)己烷，則C作陰極，陰極上苯得電子和氫離子生成環(huán)己烷，電極反應(yīng)式為C₆H₆+6H⁺+6e^-=C₆H₁₂，D作陽極，氫氧根失電子放出氧氣，所以A是負(fù)極、B是正極，氣體M是氧氣，故答案為：負(fù)極；氧氣；
②根據(jù)圖知，苯中的碳得電子生成環(huán)己烷，則C作陰極，陰極上苯得電子和氫離子生成環(huán)己烷，電極反應(yīng)式為C₆H₆+6H⁺+6e^-=C₆H₁₂，故答案為：C₆H₆+6H⁺+6e^-=C₆H₁₂；
（4）①鎂、鋁都是活潑的金屬單質(zhì)，容易被空氣中的氧氣氧化，通入氬氣作保護氣，以防止二者被氧化，故答案為：防止Mg Al被空氣氧化；
②1molMg₁₇Al₁₂完全吸氫17mol，在鹽酸中會全部釋放出來，鎂鋁合金中的鎂和鋁都能與鹽酸反應(yīng)生成H₂，生成氫氣的物質(zhì)的量分別為17mol、18mol，則生成氫氣一共（17+17+12×$\frac{3}{2}$）mol=52mol，故答案為：52mol．

點評 本題考查較綜合，涉及常見金屬元素及其化合物主要性質(zhì)、氧化還原反應(yīng)的計算、化學(xué)平衡計算、電化學(xué)原理等，把握化學(xué)反應(yīng)原理為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析、應(yīng)用能力的考查，題目難度中等．