Question

4．鎂是海水中含量較多的金屬元素，單質鎂、鎂合金以及鎂的化合物在科學研究和工業(yè)生產中用途非常廣泛．
（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）△H₃
則△H₃=+213.4 kJ•mol^-1
（2）工業(yè)上可用電解熔融的無水氯化鎂獲得鎂．其中氯化鎂晶體脫水是關鍵的工藝之一．一種正在試驗的氯化鎂晶體脫水的方法是：先將MgCl₂•6H₂0轉化為MgCl₂•NH₄Cl•nNH₃，然后在700℃脫氨得到無水氯化鎂，脫氨反應的化學方程式為MgCl₂•NH₄Cl•nNH₃$\frac{\underline{\;700℃\;}}{\;}$MgCl₂+（n+1）NH₃↑+HCl↑；
（3）鎂的一種化合物氯酸鎂[Mg（ClO₃）₂]常用作催熟劑、除草劑等．為了確定實驗室制備的Mg（ClO₃）₂•6H₂O的純度，做如下試驗：
步驟1：準確稱量3.50g產品配成100mL溶液．
步驟2：取10mL于錐形瓶中，加入10mL稀硫酸和20mL 1.000mol•L^-1的FeSO₄溶液，微熱．
步驟3：冷卻至室溫，用0.100mol•L^-1 K₂Cr₂O₇溶液滴定至終點，此過程中反應的離子方程式為：Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺═2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O．
步驟4：將步驟2、3重復兩次，平均消耗K₂Cr₂O₇溶液15.00mL．產品中Mg（ClO₃）₂•6H₂O的純度為78.3%（用百分號表示，精確到小數(shù)點后一位）
（4）以二氧化鈦表面覆蓋Cu₂Al₂O₄為催化劑，可以將CO₂和CH₄直接轉化成乙酸．在不同溫度下催化劑的催化效率與乙酸的生成速率如1圖所示．250～300℃時，溫度升高而乙酸的生成速率降低的原因是溫度超過250℃時，催化劑的催化效率降低

（5）Li₂O、Na₂O、MgO均能吸收CO₂．
①如果尋找吸收CO₂的其它物質，下列建議合理的是ab
a．可在堿性氧化物中尋找
b．可在ⅠA、ⅡA族元素形成的氧化物中尋找
c．可在具有強氧化性的物質中尋找
②Li₂O吸收CO₂后，產物用于合成Li₄SiO₄，Li₄SiO₄用于吸收、釋放CO₂，原理是：在500℃，CO₂與Li₄SiO₄接觸后生成Li₂CO₃；平衡后加熱至700℃，反應逆向進行，放出CO₂，Li₄SiO₄再生，說明該原理的化學方程式是CO₂+Li₄SiO₄$\frac{\underline{\;500℃\;}}{700℃}$Li₂CO₃+Li₂SiO₃
（6）利用反應A可將釋放的CO₂轉化為具有工業(yè)利用價值的產品．反應A：CO₂+H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{高溫}$CO+H₂+O₂高溫電解技術能高效實現(xiàn)（3）中反應A，工作原理示意圖如圖2：CO₂在電極a放電的反應式是CO₂+2e^-═CO+O^2-．

Answer 1

分析 （1）依據(jù)熱化學方程式和蓋斯定律計算，由蓋斯定律②-2×①得到所需熱化學方程式；
（2）先將MgCl₂•6H₂0轉化為MgCl₂•NH₄Cl•nNH₃，然后在700℃脫氨得到無水氯化鎂，依據(jù)原子守恒書寫化學方程式；
（3）氯酸根離子具有氧化性，可以將亞鐵離子氧化為正三價；根據(jù)化學反應得出各物質之間的關系式，計算百分含量；
（4）根據(jù)溫度對催化劑活性的影響；
（5）①二氧化碳為酸性氣體，Li₂O、Na₂O、MgO均能吸收CO₂與氧化性無關；
②根據(jù)題干信息，反應物為CO₂與Li₄SiO₄，生成物有Li₂CO₃，根據(jù)質量守恒進行解答；
（6）二氧化碳、水分別在a極得到電子發(fā)生還原反應生成一氧化碳、氫氣，同時生成氧離子．

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）=213.4KJ/mol，則△H₃=213.4KJ/mol，
故答案為：213.4；
（2）MgCl₂•NH₄Cl•nNH₃，在700℃脫氨得到無水氯化鎂，反應的化學方程式MgCl₂•NH₄Cl•nNH₃$\frac{\underline{\;700℃\;}}{\;}$MgCl₂+（n+1）NH₃↑+HCl↑；
故答案為：MgCl₂•NH₄Cl•nNH₃$\frac{\underline{\;700℃\;}}{\;}$MgCl₂+（n+1）NH₃↑+HCl↑；
（3）氯酸根離子具有氧化性，可以將亞鐵離子氧化為正三價，化學方程式為：ClO₃^-+6Fe²⁺+6H⁺=6Fe³⁺+Cl^-+3H₂O，根據(jù)化學方程式：ClO₃^-+6Fe²⁺+6H⁺=6Fe³⁺+Cl^-+3H₂O以及Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺═2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O，可以得出：ClO₃^-～6Fe²⁺，Cr₂O₇^2-～6Fe²⁺，用0.100mol•L^-1 K₂Cr₂O₇溶液滴定至終點過程可以得出剩余的亞鐵離子的物質的量為：0.100mol•L^-1×0.015L×6=0.009mol，和氯酸根離子反應的亞鐵離子的物質的量為：20×10^-3L×1.000mol•L^-1-0.009mol=0.011mol，
氯酸根離子的物質的量為：$\frac{1}{6}$×0.011mol，產品中Mg（ClO₃）₂•6H₂O的質量分數(shù)：（$\frac{1}{12}$×0.011×299g/mol）×10×$\frac{1}{3.5}$×100%=78.3%，
故答案為：78.3%；
（4）溫度超過250℃時，催化劑的催化效率降低，所以溫度升高而乙酸的生成速率降低，
故答案：溫度超過250℃時，催化劑的催化效率降低；
（5）①a．Li₂O、Na₂O、MgO均屬于堿性氧化物，均能吸收酸性氧化物CO₂，可在堿性氧化物中尋找吸收CO₂的其他物質，故a正確；
b．Li₂O、Na₂O、MgO均能吸收CO₂，鈉、鎂、鋁為ⅠA、ⅡA族元素，所以可在ⅠA、ⅡA族元素形成的氧化物中尋找吸收CO₂的其他物質，故b正確；
c．Li₂O、Na₂O、MgO均能吸收CO₂，但它們都沒有強氧化性，且吸收二氧化碳與氧化還原無關，故c錯誤；
故答案為：ab；
②在500℃，CO₂與Li₄SiO₄接觸后生成Li₂CO₃，反應物為CO₂與Li₄SiO₄，生成物有Li₂CO₃，根據(jù)質量守恒可知產物還有Li₂SiO₃，所以化學方程式為：CO₂+Li₄SiO₄$\frac{\underline{\;500℃\;}}{700℃}$Li₂CO₃+Li₂SiO₃，
故答案為：CO₂+Li₄SiO₄$\frac{\underline{\;500℃\;}}{700℃}$Li₂CO₃+Li₂SiO₃；
（6）二氧化碳在a極得到電子發(fā)生還原反應生成一氧化碳同時生成氧離子，反應電極反應式為：CO₂+2e^-═CO+O^2-，故答案為：CO₂+2e^-═CO+O^2-．

點評 本題考查對常見金屬元素及其化合物主要性質的掌握，主要是氧化還原反應，電子轉移計算，滴定實驗步驟和含量的計算分析，有機物結構和反應過程分析是解題關鍵，題目難度中等．