Question

7．鎂的單質及其化合物在電池制造、儲氫及大氣治理等方面用途非常廣泛．

（1）一種鎂-鋰雙離子二次電池的裝置如圖1所示：
①放電時，遷移至正極區(qū)的離子是Li⁺．
②充電時，陽極的電極反應式為LiFePO₄-xe^-═xLi⁺+Li_1-xFePO₄．
（2）納米MgH₂和LiBH₄組成的體系如圖2所示，400℃以上受熱放氫時發(fā)生反應的化學方程式為MgH₂+2LiBH₄=2LiH+MgB₂+4H₂↑．
（3）鎂將成為未來超級燃料，燃燒時還可除去空氣中過多的溫室氣體．已知1g固態(tài)鎂在CO₂氣體中完全燃燒放出4.3kJ的熱量，該反應的熱化學方程式為2Mg_（S）+CO_2（g）=2MgO_（S）+C_（S）△=-206.4kJ/mol．
（4）MgO漿液是高活性的脫硫劑，脫除煙氣中的SO₂主要包含的反應有：
（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漿液脫硫時，脫硫效率、pH及時間的關系如圖所示．
己知20℃時，H₂SO₃的K₁=l.54×10^-2，K₂=1.02×10^-7，25℃時，K_sp（CaSO₃）=3.1×10^-7，K_sp[Mg（OH）₂]=1.2×10^-11，MgSO₃的溶解度為0.646g/l00gH₂O）
①脫硫過程中使?jié){液pH減小最顯著的反應是II （填I、II、ⅡI或IV）．
②約9000s之后，脫硫效率開始急速降低，其原因是溶液中Mg（OH）₂已經耗盡．
③其他條件相同時，鎂基和鈣基脫硫效率與液、氣摩爾流量比如圖4所示．鎂基脫硫效率總比鈣基大，除生成的MgSO₄具有良好的水溶性外，還因為MgSO₃溶解度比CaSO₃大，MgSO₃比CaSO₃更易被氧化．

Answer 1

分析 （1）①原電池中陽離子向正極移動；
②充電時，陽極上LiFePO₄失電子發(fā)生氧化反應；
（2）根據圖示可知反應物為MgH₂、LiBH₄，生成物為LiH、MgB₂、H₂，根據原子守恒書寫化學方程式；
（3）根據1g固態(tài)鎂在CO₂氣體中完全燃燒放出4.3kJ的熱量，計算2mol鎂燃燒放出的熱量，結合化學方程式書寫熱化學方程式．注意物質的聚集狀態(tài)和反應熱的單位等問題；（4）①氫氧化鎂為堿，亞硫酸為二元弱酸，但其二級電離大于其水解；
②脫除煙氣中的SO₂最終轉化為MgSO₄，需有Mg（OH）₂，當溶液中Mg（OH）₂耗盡，脫硫效率開始急速降低；
③根據MgSO₃的溶解度計算K_sp（MgSO₃）與CaSO₃比較分析解答．

解答 解：（1）①原電池中陽離子向正極移動，則鋰離子電池放電時，Li⁺向正極遷移，
故答案為：Li⁺；
②根據圖示可知，充電時，陽極的電極上LiFePO₄失電子，電極反應式為：LiFePO₄-xe^-═xLi⁺+Li_1-xFePO₄，
故答案為：LiFePO₄-xe^-═xLi⁺+Li_1-xFePO₄；
（2）納米MgH₂和LiBH₄組成的體系制取氫氣，根據圖示可知反應物為MgH₂、LiBH₄，生成物為LiH、MgB₂、H₂，反應方程式為：MgH₂+2LiBH₄=2LiH+MgB₂+4H₂↑，
故答案為：MgH₂+2LiBH₄=2LiH+MgB₂+4H₂↑；
（3）Mg在CO₂氣體中完全燃燒反應的化學方程式為：2Mg+CO₂=2MgO+C，1g固態(tài)鎂在CO₂氣體中完全燃燒放出4.3kJ的熱量，則2molMg在CO₂氣體中完全燃燒放出的熱量為：4.3kJ×24×2=206.4KJ，所以該反應的熱化學方程式為2Mg_（S）+CO_2（g）=2MgO_（S）+C_（S）△=-206.4kJ/mol，
故答案為：2Mg_（S）+CO_2（g）=2MgO_（S）+C_（S）△=-206.4kJ/mol；
（4）①用MgO漿液脫硫發(fā)生Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四個反應，Mg（HSO₃）₂電離大于其水解，溶液呈酸性，脫硫過程中使?jié){液pH減小最顯著的反應是ⅡMgSO₃+SO₂+H₂O═Mg（HSO₃）₂，
故答案為：Ⅱ；
②根據用MgO漿液脫硫發(fā)生Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四個反應可知，當當溶液中Mg（OH）₂耗盡，脫硫效率開始急速降低，
故答案為：溶液中Mg（OH）₂已經耗盡；
③MgSO₃的溶解度為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，
故答案為：MgSO₃溶解度比CaSO₃大，MgSO₃比CaSO₃更易被氧化．

點評 本題為鹽城市2017屆高三第三次調研考試題，側重考查了電化學、化學反應中能量變化、沉淀溶解平衡等知識，難點為在給定的文獻圖表中提取有價值的信息，題目難度中等．