Question

1．鋁是地殼中含量最高的金屬元素，其單質(zhì)及合金在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用日趨廣泛．
（1）真空碳熱還原氯化法可實(shí)現(xiàn)由鋁土礦制備金屬鋁，其相關(guān)反應(yīng)的熱化學(xué)方程式如下：
Al₂O₃（s）+AlCl₃（g）+3C（s）═3AlCl（g）+3CO（g）△H=a kJ•mol^-1
3AlCl（g）═2Al（l）+AlCl₃（g）△H=b kJ•mol^-1
①反應(yīng)Al₂O₃（s）+3C（s）═2Al（l）+3CO（g）的△H=a+bkJ•mol^-1（用含a、b的代數(shù)式表示）．
②Al₄C₃是反應(yīng)過程中的中間產(chǎn)物．Al₄C₃與鹽酸反應(yīng)（產(chǎn)物之一是含氫量最高的烴）的化學(xué)方程式為Al₄C₃+12HCl=4AlCl₃+3CH₄↑．
（2）鎂鋁合金（Mg₁₇Al₁₂）是一種潛在的貯氫材料，可在氬氣保護(hù)下，將一定化學(xué)計(jì)量比的Mg、Al單質(zhì)在一定溫度下熔煉獲得．該合金在一定條件下完全吸氫的反應(yīng)方程式為Mg₁₇Al₁₂+17H₂═17MgH₂+12Al．得到的混合物Y（17MgH₂+12Al）在一定條件下可釋放出氫氣．
①熔煉制備鎂鋁合金（Mg₁₇Al₁₂）時(shí)通入氬氣的目的是防止Mg Al被空氣氧化．
②在6.0mol•L^-1HCl溶液中，混合物Y能完全釋放出H₂．1mol Mg₁₇Al₁₂完全吸氫后得到的混合物Y與上述鹽酸完全反應(yīng)，釋放出H₂的物質(zhì)的量為52mol．
③在0.5 mol•L^-1NaOH和1.0 mol•L^-1MgCl₂溶液中，混合物Y均只能部分放出氫氣，反應(yīng)后殘留固體物質(zhì)X-射線衍射譜圖如下圖所示（X-射線衍射可用于判斷某晶態(tài)物質(zhì)是否存在，不同晶態(tài)物質(zhì)出現(xiàn)衍射峰的衍射角不同）．在上述NaOH溶液中，混合物Y中產(chǎn)生氫氣的主要物質(zhì)是Al（填化學(xué)式）．
（3）鋁電池性能優(yōu)越，Al-AgO電池可用作水下動(dòng)力電源，其原理如右下圖（圖2）所示．該電池反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2Al+3AgO+2NaOH═2NaAlO₂+3Ag+H₂O．

Answer 1

分析 （1）①將兩個(gè)方程式相加即得目標(biāo)方程式，焓變相應(yīng)的改變；
②含氫量最高的烴為CH₄，再根據(jù)反應(yīng)物、生成物結(jié)合原子守恒寫出反應(yīng)方程式；
（2）①鎂、鋁是親氧元素，易被氧氣氧化；
②釋放出的H₂ 包括Mg₁₇Al₁₂吸收的氫，還包括鎂、鋁和鹽酸反應(yīng)生成的氫氣；
③根據(jù)衍射圖確定產(chǎn)生氫氣的主要物質(zhì)，第一個(gè)衍射圖中鋁的量較少，第二個(gè)衍射圖中鋁的量較多；
（3）該原電池中，鋁易失去電子作負(fù)極，則銀是正極，負(fù)極上鋁和氫氧化鈉反應(yīng)生成偏鋁酸鈉，正極上氧化銀得電子生成銀，據(jù)此寫出電池反應(yīng)式．

解答 解：（1）①根據(jù)蓋斯定律，將題中所給兩方程式相加得Al₂O₃（s）+3C（s）=2Al（l）+3CO（g），對(duì)應(yīng)的△H=（a+b）kJ•mol^-1，
故答案為：a+b；
②含氫量最高的烴為CH₄，根據(jù)碳原子守恒，3個(gè)碳需要結(jié)合12個(gè)H原子形成3個(gè)CH₄，再由鋁原子守恒，4個(gè)鋁需要結(jié)合12個(gè)Cl形成4個(gè)AlCl₃，所以Al₄C₃與HCl之間為1：12參加反應(yīng)，故該反應(yīng)方程式為：Al₄C₃+12HCl=4AlCl₃+3CH₄↑，
故答案為：Al₄C₃+12HCl=4AlCl₃+3CH₄↑；
（2）①鎂、鋁都是活潑的金屬單質(zhì)，容易被空氣中的氧氣氧化，通入氬氣作保護(hù)氣，以防止二者被氧化，
故答案為：防止Mg Al被空氣氧化；
②1molMg₁₇Al₁₂完全吸氫17mol，在鹽酸中會(huì)全部釋放出來，鎂鋁合金中的鎂和鋁都能與鹽酸反應(yīng)生成H₂，生成氫氣的物質(zhì)的量分別為17mol、18mol，則生成氫氣一共（17+17+12×$\frac{3}{2}$）mol=52mol，
故答案為：52mol；
③鎂與NaOH不反應(yīng)，再根據(jù)衍射譜圖可知，在NaOH溶液中產(chǎn)生氫氣的主要物質(zhì)是鋁，故答案為：Al；
（3）鋁做負(fù)極，失電子被氧化，在堿性溶液中生成NaAlO₂，氧化銀做正極，得電子被還原為Ag，電解質(zhì)溶液為NaOH溶液，所以其電池反應(yīng)式為：2Al+3AgO+2NaOH=2NaAlO₂+3Ag+H₂O，
故答案為：2Al+3AgO+2NaOH═2NaAlO₂+3Ag+H₂O；

點(diǎn)評(píng) 本題以鋁為題材，考查蓋斯定律、鋁及其化合物的性質(zhì)以及電化學(xué)反應(yīng)方程式，意在考查考生閱讀新信息，處理新情況的能力，電極反應(yīng)式的書寫是易錯(cuò)點(diǎn)，難度較大．