Question

15．金属镁可用于制造合金、储氢材料、镁电池等．
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）一种制备镁的反应为MgO（s）+C（s）═Mg（g）+CO（g），该反应的△H=：+622.2KJ/mol．
（2）一种用水氯镁石（主要成分为MgCl₂•6H₂O）制备金属镁工艺的关键流程如图1：

①为探究MgCl₂•6H₂O“一段脱水”的合理温度范围，某科研小组将MgCl₂•6H₂O在不同温度下分解，测得残留固体物质的X-射线衍射谱图如图2所示（X-射线衍射可用于判断某晶态物质是否存在）．测得E中Mg元素质量分数为60.0%，则E的化学式为MgO．“一段脱水”的目的是制备MgCl₂•2H₂O，温度不高于180℃的原因是若温度太高，MgCl₂转化为MgOHCl或MgO．
②若电解时电解槽中有水分，则生成的MgOHCl与阴极产生的Mg反应，使阴极表面产生MgO钝化膜，降低电解效率．生成MgO的化学方程式为2MgOHCl+Mg=2MgO+MgCl₂+H₂↑．
（3）Mg₂Ni是一种储氢材料．2.14g Mg₂Ni在一定条件下能吸收0.896L H₂（标准状况下）生成X，X的化学式为Mg₂NiH₄．
（4）“镁-次氯酸盐”燃料电池的装置如图3所示，该电池反应的电极反应式分别为负极Mg-2e-+2OH-=Mg（OH）₂↓． 正极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，依据盖斯定律①-②得到制备镁的反应为：MgO（s）+C（s）=Mg（g）+CO（g），据此计算；
（2）①分析图谱中温度不同的谱线结合E中镁元素的质量分数可知，E为氧化镁；“一段脱水”的目的是制备MgCl₂•2H₂O，温度不高于180℃的目的是因为温度过高会生成MgOHCl或MgO；
②依据生成的MgOHCl与阴极产生的Mg反应生成MgO，氯化镁和氢气，依据原子守恒分析书写；
（3）依据2.14g Mg₂Ni在一定条件下能吸收0.896L H₂（标准状况下）生成X的定量关系结合反应前后原子守恒分析得到化学式；
（4）依据“镁-次氯酸盐”燃料电池的装置图中的电极反应和微粒变化写出原电池的电极反应；

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，依据盖斯定律①-②得到制备镁的反应为：MgO（s）+C（s）=Mg（g）+CO（g），该反应的△H=+622.2KJ/mol，
故答案为：+622.2KJ/mol；
（2）①分析图谱中温度不同的谱线结合E中镁元素的质量分数可知，MgO中镁元素质量分数=$\frac{24}{24+16}$×100%=60%，判断E为氧化镁；“一段脱水”的目的是制备MgCl₂•2H₂O，温度不高于180℃的目的是因为温度过高会生成MgOHCl或MgO，
故答案为：MgO；若温度太高，MgCl₂转化为MgOHCl或MgO；
②生成的MgOHCl与阴极产生的Mg反应生成MgO，氯化镁和氢气，反应的化学方程式为：2MgOHCl+Mg=2MgO+MgCl₂+H₂↑，
故答案为：2MgOHCl+Mg=2MgO+MgCl₂+H₂↑；
（3）依据2.14g Mg₂Ni在一定条件下能吸收0.896L H₂（标准状况下）生成X的定量关系结合反应前后原子守恒分析得到化学式，2.14g Mg₂Ni物质的量=$\frac{2.14g}{107g/mol}$=0.02mol，吸收的氢气物质的量=$\frac{0.896L}{22.4L/mol}$=0.04mol，Mg₂Ni和氢气物质的量=1：2，得到X的化学式为Mg₂NiH₄，
故答案为：Mg₂NiH₄；
（4）“镁-次氯酸盐”燃料电池的装置图中的电极反应和微粒变化分析，该电池反应的负极是镁失去电子生成氢氧化镁，电极反应式为Mg-2e-+2OH-=Mg（OH）₂↓，负极是得到电子生成氯离子，电极反应式为ClO^-+H₂O+2e-=Cl^-+2OH^-，
故答案为：Mg-2e-+2OH-=Mg（OH）₂↓；ClO^-+H₂O+2e-=Cl^-+2OH^-．

点评 本题考查了热化学方程式书写方法，物质制备实验的分析判断，原电池原理和电极原理的分析应用，图象分析能力，掌握基础知识是关键，题目难度中等．