Question

7．镁的单质及其化合物在电池制造、储氢及大气治理等方面用途非常广泛．

（1）一种镁-锂双离子二次电池的装置如图1所示：
①放电时，迁移至正极区的离子是Li⁺．
②充电时，阳极的电极反应式为LiFePO₄-xe^-═xLi⁺+Li_1-xFePO₄．
（2）纳米MgH₂和LiBH₄组成的体系如图2所示，400℃以上受热放氢时发生反应的化学方程式为MgH₂+2LiBH₄=2LiH+MgB₂+4H₂↑．
（3）镁将成为未来超级燃料，燃烧时还可除去空气中过多的温室气体．已知1g固态镁在CO₂气体中完全燃烧放出4.3kJ的热量，该反应的热化学方程式为2Mg_（S）+CO_2（g）=2MgO_（S）+C_（S）△=-206.4kJ/mol．
（4）MgO浆液是高活性的脱硫剂，脱除烟气中的SO₂主要包含的反应有：
（I）Mg（OH）₂+SO₂═MgSO₃+H₂O  （II）MgSO₃+SO₂+H₂O═Mg（HSO₃）₂
（III）Mg（HSO₃）₂+Mg（OH）₂=2MgSO₃+2H₂O     （IV）2MgSO₃+O₂═2MgSO₄
用MgO浆液脱硫时，脱硫效率、pH及时间的关系如图所示．
己知20℃时，H₂SO₃的K₁=l.54×10^-2，K₂=1.02×10^-7，25℃时，K_sp（CaSO₃）=3.1×10^-7，K_sp[Mg（OH）₂]=1.2×10^-11，MgSO₃的溶解度为0.646g/l00gH₂O）
①脱硫过程中使浆液pH减小最显著的反应是II （填I、II、ⅡI或IV）．
②约9000s之后，脱硫效率开始急速降低，其原因是溶液中Mg（OH）₂已经耗尽．
③其他条件相同时，镁基和钙基脱硫效率与液、气摩尔流量比如图4所示．镁基脱硫效率总比钙基大，除生成的MgSO₄具有良好的水溶性外，还因为MgSO₃溶解度比CaSO₃大，MgSO₃比CaSO₃更易被氧化．

Answer 1

分析 （1）①原电池中阳离子向正极移动；
②充电时，阳极上LiFePO₄失电子发生氧化反应；
（2）根据图示可知反应物为MgH₂、LiBH₄，生成物为LiH、MgB₂、H₂，根据原子守恒书写化学方程式；
（3）根据1g固态镁在CO₂气体中完全燃烧放出4.3kJ的热量，计算2mol镁燃烧放出的热量，结合化学方程式书写热化学方程式．注意物质的聚集状态和反应热的单位等问题；（4）①氢氧化镁为碱，亚硫酸为二元弱酸，但其二级电离大于其水解；
②脱除烟气中的SO₂最终转化为MgSO₄，需有Mg（OH）₂，当溶液中Mg（OH）₂耗尽，脱硫效率开始急速降低；
③根据MgSO₃的溶解度计算K_sp（MgSO₃）与CaSO₃比较分析解答．

解答 解：（1）①原电池中阳离子向正极移动，则锂离子电池放电时，Li⁺向正极迁移，
故答案为：Li⁺；
②根据图示可知，充电时，阳极的电极上LiFePO₄失电子，电极反应式为：LiFePO₄-xe^-═xLi⁺+Li_1-xFePO₄，
故答案为：LiFePO₄-xe^-═xLi⁺+Li_1-xFePO₄；
（2）纳米MgH₂和LiBH₄组成的体系制取氢气，根据图示可知反应物为MgH₂、LiBH₄，生成物为LiH、MgB₂、H₂，反应方程式为：MgH₂+2LiBH₄=2LiH+MgB₂+4H₂↑，
故答案为：MgH₂+2LiBH₄=2LiH+MgB₂+4H₂↑；
（3）Mg在CO₂气体中完全燃烧反应的化学方程式为：2Mg+CO₂=2MgO+C，1g固态镁在CO₂气体中完全燃烧放出4.3kJ的热量，则2molMg在CO₂气体中完全燃烧放出的热量为：4.3kJ×24×2=206.4KJ，所以该反应的热化学方程式为2Mg_（S）+CO_2（g）=2MgO_（S）+C_（S）△=-206.4kJ/mol，
故答案为：2Mg_（S）+CO_2（g）=2MgO_（S）+C_（S）△=-206.4kJ/mol；
（4）①用MgO浆液脱硫发生Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四个反应，Mg（HSO₃）₂电离大于其水解，溶液呈酸性，脱硫过程中使浆液pH减小最显著的反应是ⅡMgSO₃+SO₂+H₂O═Mg（HSO₃）₂，
故答案为：Ⅱ；
②根据用MgO浆液脱硫发生Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四个反应可知，当当溶液中Mg（OH）₂耗尽，脱硫效率开始急速降低，
故答案为：溶液中Mg（OH）₂已经耗尽；
③MgSO₃的溶解度为0.646g/l00gH₂O，溶液中c（Mg²⁺）≈0.062115mol/L，Ksp=c（SO₃^2-）•c（Mg²⁺）≈3.86×10^-3＞（CaSO₃）=3.1×10^-7，MgSO₃溶解度比CaSO₃大，MgSO₃比CaSO₃更易被氧化，
故答案为：MgSO₃溶解度比CaSO₃大，MgSO₃比CaSO₃更易被氧化．

点评 本题为盐城市2017届高三第三次调研考试题，侧重考查了电化学、化学反应中能量变化、沉淀溶解平衡等知识，难点为在给定的文献图表中提取有价值的信息，题目难度中等．