Question

鎂是海水中含量較多的金屬，鎂合金及其鎂的化合物用途非常廣泛．
（1）Mg₂Ni是一種儲氫合金，已知：
Mg（s）+H₂（g）═MgH₂（s）△H₁=-74.5kJ?mol^-1
Mg₂Ni（s）+2H₂（g）═Mg₂NiH₄（s）△H₂=-64.4kJ?mol^-1
Mg₂Ni（s）+2MgH₂（s）═2Mg（s）+Mg₂NiH₄（s）的△H₃=

 

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（2）一種用水氯鎂石（主要成分為MgCl₂?6H₂O）制備金屬鎂工藝的關(guān)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(zhì)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(zhì)是否存在）．

測得E中Mg元素質(zhì)量分數(shù)為60.0%，則E的化學式為

 

．“一段脫水”的目的是制備MgCl₂?2H₂O，溫度不高于180℃的原因是

 

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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的化學方程式為

 

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③該工藝中，可以循環(huán)使用的物質(zhì)有

 

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（3）儲氫材料Mg（AlH₄）₂在110-200℃的反應(yīng)為：Mg（AlH₄）₂═MgH₂+2A1+3H₂↑
每生成27g Al轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為

 

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（4）“鎂-次氯酸鹽”燃料電池的裝置如圖3所示，該電池的正極反應(yīng)式為

 

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Answer 1

考點：熱化學方程式,化學電源新型電池,制備實驗方案的設(shè)計

專題：實驗設(shè)計題,基本概念與基本理論

分析：（1）依據(jù)熱化學方程式和蓋斯定律計算得到；
（2）①分析圖譜中溫度不同的譜線結(jié)合E中鎂元素的質(zhì)量分數(shù)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(jù)生成的MgOHCl與陰極產(chǎn)生的Mg反應(yīng)生成MgO，氯化鎂和氫氣，依據(jù)原子守恒分析書寫；
③制備金屬鎂工藝的關(guān)鍵流程分析，循環(huán)使用的物質(zhì)是加入后在反應(yīng)過程中有重新生成分析判斷；
（3）氧化還原反應(yīng)電子轉(zhuǎn)移守恒計算；
（4）依據(jù)“鎂-次氯酸鹽”燃料電池的裝置圖中所示的變化寫出正極反應(yīng)式．

解答： 解：（1）①Mg（s）+H₂（g）═MgH₂（s）△H₁=-74.5kJ?mol^-1
②Mg₂Ni（s）+2H₂（g）═Mg₂NiH₄（s）△H₂=-64.4kJ?mol^-1
Mg₂Ni（s）+2MgH₂（s）═2Mg（s）+Mg₂NiH₄（s）△H₃
由蓋斯定律②-2×①得到Mg₂Ni（s）+2MgH₂（s）═2Mg（s）+Mg₂NiH₄（s）△H₃ =-64.4KJ/mol-2×（-74.5KJ/mol）=+84.6KJ/mol，則△H₃=+84.6KJ/mol，
故答案為：+84.6；
（2）①分析圖譜中溫度不同的譜線結(jié)合E中鎂元素的質(zhì)量分數(shù)可知，MgO中鎂元素質(zhì)量分數(shù)=

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(zhuǎn)化為MgOHCl或MgO；
②生成的MgOHCl與陰極產(chǎn)生的Mg反應(yīng)生成MgO，氯化鎂和氫氣，反應(yīng)的化學方程式為：2MgOHCl+Mg=2MgO+MgCl₂+H₂↑，
故答案為：2MgOHCl+Mg=2MgO+MgCl₂+H₂↑；
③制備金屬鎂工藝的關(guān)鍵流程分析，循環(huán)使用的物質(zhì)是加入后在反應(yīng)過程中有重新生成的物質(zhì)，分析可知是氯氣和氯化氫，故答案為：HCl，Cl₂；
（3）儲氫材料Mg（AlH₄）₂在110℃-200℃的反應(yīng)為：Mg（AlH₄）₂=MgH₂+2Al+3H₂↑，反應(yīng)中生成2molAl轉(zhuǎn)移電子6mol，每生成27gAl轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為3mol；
故答案為：3mol；
（4）“鎂-次氯酸鹽”燃料電池的裝置圖中微粒變化分析可知，ClO^-在正極放電，生成Cl^-，結(jié)合堿性的環(huán)境，可寫出正極反應(yīng)式：ClO^-+2e^-+H₂O=Cl^-+2OH^-，故答案為：ClO^-+2e^-+H₂O=Cl^-+2OH^-

點評：本題考查了熱化學方程式書寫方法，物質(zhì)制備實驗的分析判斷，原電池原理和電極原理的分析應(yīng)用，圖象分析能力，掌握基礎(chǔ)知識是關(guān)鍵，題目難度中等．