Question

15．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^-1
Mg（g）+O₂（g）═MgO（s）△H=-732.7kJ•mol^-1
（1）一種制備鎂的反應為MgO（s）+C（s）═Mg（g）+CO（g），該反應的△H=：+622.2KJ/mol．
（2）一種用水氯鎂石（主要成分為MgCl₂•6H₂O）制備金屬鎂工藝的關鍵流程如圖1：

①為探究MgCl₂•6H₂O“一段脫水”的合理溫度范圍，某科研小組將MgCl₂•6H₂O在不同溫度下分解，測得殘留固體物質的X-射線衍射譜圖如圖2所示（X-射線衍射可用于判斷某晶態(tài)物質是否存在）．測得E中Mg元素質量分數為60.0%，則E的化學式為MgO．“一段脫水”的目的是制備MgCl₂•2H₂O，溫度不高于180℃的原因是若溫度太高，MgCl₂轉化為MgOHCl或MgO．
②若電解時電解槽中有水分，則生成的MgOHCl與陰極產生的Mg反應，使陰極表面產生MgO鈍化膜，降低電解效率．生成MgO的化學方程式為2MgOHCl+Mg=2MgO+MgCl₂+H₂↑．
（3）Mg₂Ni是一種儲氫材料．2.14g Mg₂Ni在一定條件下能吸收0.896L H₂（標準狀況下）生成X，X的化學式為Mg₂NiH₄．
（4）“鎂-次氯酸鹽”燃料電池的裝置如圖3所示，該電池反應的電極反應式分別為負極Mg-2e-+2OH-=Mg（OH）₂↓． 正極ClO^-+H₂O+2e-=Cl^-+2OH^-

Answer 1

分析 （1）①C（s）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=CO（g）△H=-110.5kJ•mol^-1，②Mg（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=MgO（s）△H=-732.7kJ•mol^-1，依據蓋斯定律①-②得到制備鎂的反應為：MgO（s）+C（s）=Mg（g）+CO（g），據此計算；
（2）①分析圖譜中溫度不同的譜線結合E中鎂元素的質量分數可知，E為氧化鎂；“一段脫水”的目的是制備MgCl₂•2H₂O，溫度不高于180℃的目的是因為溫度過高會生成MgOHCl或MgO；
②依據生成的MgOHCl與陰極產生的Mg反應生成MgO，氯化鎂和氫氣，依據原子守恒分析書寫；
（3）依據2.14g Mg₂Ni在一定條件下能吸收0.896L H₂（標準狀況下）生成X的定量關系結合反應前后原子守恒分析得到化學式；
（4）依據“鎂-次氯酸鹽”燃料電池的裝置圖中的電極反應和微粒變化寫出原電池的電極反應；

解答 解：（1）①C（s）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=CO（g）△H=-110.5kJ•mol^-1，②Mg（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=MgO（s）△H=-732.7kJ•mol^-1，依據蓋斯定律①-②得到制備鎂的反應為：MgO（s）+C（s）=Mg（g）+CO（g），該反應的△H=+622.2KJ/mol，
故答案為：+622.2KJ/mol；
（2）①分析圖譜中溫度不同的譜線結合E中鎂元素的質量分數可知，MgO中鎂元素質量分數=$\frac{24}{24+16}$×100%=60%，判斷E為氧化鎂；“一段脫水”的目的是制備MgCl₂•2H₂O，溫度不高于180℃的目的是因為溫度過高會生成MgOHCl或MgO，
故答案為：MgO；若溫度太高，MgCl₂轉化為MgOHCl或MgO；
②生成的MgOHCl與陰極產生的Mg反應生成MgO，氯化鎂和氫氣，反應的化學方程式為：2MgOHCl+Mg=2MgO+MgCl₂+H₂↑，
故答案為：2MgOHCl+Mg=2MgO+MgCl₂+H₂↑；
（3）依據2.14g Mg₂Ni在一定條件下能吸收0.896L H₂（標準狀況下）生成X的定量關系結合反應前后原子守恒分析得到化學式，2.14g Mg₂Ni物質的量=$\frac{2.14g}{107g/mol}$=0.02mol，吸收的氫氣物質的量=$\frac{0.896L}{22.4L/mol}$=0.04mol，Mg₂Ni和氫氣物質的量=1：2，得到X的化學式為Mg₂NiH₄，
故答案為：Mg₂NiH₄；
（4）“鎂-次氯酸鹽”燃料電池的裝置圖中的電極反應和微粒變化分析，該電池反應的負極是鎂失去電子生成氫氧化鎂，電極反應式為Mg-2e-+2OH-=Mg（OH）₂↓，負極是得到電子生成氯離子，電極反應式為ClO^-+H₂O+2e-=Cl^-+2OH^-，
故答案為：Mg-2e-+2OH-=Mg（OH）₂↓；ClO^-+H₂O+2e-=Cl^-+2OH^-．

點評 本題考查了熱化學方程式書寫方法，物質制備實驗的分析判斷，原電池原理和電極原理的分析應用，圖象分析能力，掌握基礎知識是關鍵，題目難度中等．