Question

(14 分)铝是地壳中含量最高的金属元素，其单质及合金在生产生活中的应用日趋广泛。
(1)真空碳热还原-氯化法可实现由铝土矿制备金属铝，其相关反应的热化学方程式如下：
Al₂O₃(s)+AlC₁₃(g)+3C(s) ="3AlCl(g)+3CO(g)"   △H="a" kJ·mol^－1
3AlCl(g)=2Al(l)+AlC₁₃(g) △H="b" kJ·mol^－1
①反应Al₂O₃(s)+3C(s)=2Al(l)+3CO(g)的△H=        kJ·mol^－1(用含a、b 的代数式表示)。
②Al₄C₃是反应过程中的中间产物。Al₄C₃与盐酸反应(产物之一是含氢量最高的烃) 的化学方程式为                                            。
(2)镁铝合金(Mg₁₇Al₁₂ )是一种潜在的贮氢材料，可在氩气保护下，将一定化学计量比的Mg、Al 单质在一定温度下熔炼获得。该合金在一定条件下完全吸氢的反应方程式为Mg₁₇Al₁₂2+17H₂=17MgH₂+12Al。得到的混合物Y(17MgH₂ +12Al)在一定条件下可释放出氢气。   
①熔炼制备镁铝合金(Mg₁₇Al₁₂)时通入氩气的目的是                       。
②在6. 0 mol·L-1 HCl 溶液中，混合物Y 能完全释放出H₂。1 mol Mg₁₇ Al₁₂完全吸氢后得到的混合物Y 与上述盐酸完全反应，释放出H₂的物质的量为            。
③在0. 5 mol·L-1 NaOH 和1. 0 mol·L^-1 MgCl₂溶液中，                 图8
混合物Y 均只能部分放出氢气，反应后残留固体物质的X^－射线衍射谱图如图所示(X^－射线衍射可用于判断某晶态物质是否存在，不同晶态物质出现衍射峰的衍射角不同)。在上述NaOH 溶液中，混合物Y 中产生氢气的主要物质是                       (填化学式)。

(3)铝电池性能优越，Al-AgO 电池可用作水下动力电源，其原理如图所示。该电池反应的化学方程式为                                  。

Answer 1

(1)①a+b    ②Al₄C₃+12HCl=4AlCl₃+3CH₄↑
(2)②防止Mg、Al 被空气氧化    ②52 mol   ③Al
(3)2Al+3AgO+2NaOH=2NaAlO₂+3Ag+H₂O

（1）根据盖斯定律，将题中所给两方程式相加得所求反应，对应的△H=（a+b）kJ·mol^－1。含氢量最高的烃为CH₄，根据碳原子守恒，3个碳需要结合12个H原子形成3个CH₄。再由铝原子守恒，4个铝需要结合12个Cl形成4个AlCl₃，所以Al₄C₃与HCl之间为1：12参加反应。（2）①镁、铝都是活泼的金属单质，容易被空气中的氧气氧化，通入氩气作保护气，以防止二者被氧化。②1mol Mg₁₇Al₁₂完全吸氢 17mol，在盐酸中会全部释放出来。镁铝合金中的镁和铝都能与盐酸反应生成H₂，物质的量分别为17mol、18mol，则生成氢气一共52mol。③镁与NaOH不反应，再根据衍射谱图可知，在NaOH溶液中产生氢气的主要物质是铝。（3）铝做负极，失电子被氧化，在碱性溶液中生成NaAlO₂。氧化银做正极，得电子被还原为Ag，电解质溶液为NaOH溶液，由此可写出总反应。
【考点定位】盖斯定律，铝及其化合物的性质以及电化学反应方程式