Question

（2012?江蘇一模）鎂及其合金廣泛應(yīng)用于航空航天、交通、電池等行業(yè)，金屬鎂的制備方法主要有：
①電解無水氯化鎂法，②碳或碳化鈣熱還原法，③皮江法．
已知：

（1）寫出MgO（s）與CaC₂（s）作用生成Mg（g）及CaO（s）及C（s）的熱化學(xué)方程式：

CaC₂（s）+MgO（s）=CaO（s）+Mg（g）+2C（s），△H=（641.5-464.0）kJ/mol=177.5kJ/mol

．
（2）碳化鈣還原氧化鎂的文獻(xiàn)資料如表2
表2 還原劑的用量與溫度、保溫時(shí)間計(jì)MgO還原率

n（CaC2）/N（MgO）	還原溫度/℃	恒溫時(shí)間/h	還原率/%
1.1	1110	2.0	62
1.1	1150	2.0	80
1.1	1150	2.5	85
1.2	1000	2.0	33
1.2	1150	2.0	84
1.2	1150	2.5	88
1.3	1150	2.0	86
1.3	1150	2.0	88

實(shí)際生產(chǎn)中只采取恒溫2h，其主要原因是：

相同條件下延長保溫時(shí)間時(shí)，還原率增加不明顯，生成成本增大

；采用n（CaC₂）/n（MgO）配比為1.2，而不是1.3，其主要原因是：

相同條件下，還原劑配比由1.2升高到1.3，還原劑用量增大，還原率增加不明顯，生產(chǎn)成本增大

．
（3）用電解法制取鎂時(shí)，若原料氯化鎂含有水時(shí)，在電解溫度下，原料會形成Mg（OH）Cl，并發(fā)生電離反應(yīng)：Mg（OH）Cl=Mg（OH）⁺+Cl^-．電解時(shí)在陰極表面會產(chǎn)生氧化鎂鈍化膜，此時(shí)陰極的反應(yīng)式為

2Mg（OH）⁺+2e^-=MgO+H₂↑

．實(shí)驗(yàn)室由MgCl₂?6H₂O制取無水氯化鎂可采用的方法是

在氯化氫氣流中加熱脫水

．
（4）我國目前生產(chǎn)金屬鎂主要用皮江法生產(chǎn)，其原料為白云石（MgCO₃?CaCO₃）的煅燒產(chǎn)物和硅鐵（含75%Si）．其生產(chǎn)原理為：
2CaO+2MgO（s）+Si（s）

1100-1250℃

真空

2Mg（g）+Ca₂SiO₄（s），采用真空操作除了能降低操作溫度外，還具有的優(yōu)點(diǎn)是

防止硅和鎂被氧化，并提高金屬鎂的產(chǎn)率

．
（5）鎂/間-二硝基苯電池的裝置如圖所示，電池工作時(shí)鎂轉(zhuǎn)變?yōu)闅溲趸�鎂，間-二硝基苯則轉(zhuǎn)變?yōu)殚g-二苯胺．該電池正極的電極反應(yīng)式為

．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)蓋斯定律寫出其熱化學(xué)反應(yīng)方程式；
（2）根據(jù)時(shí)間和還原率、生成成本之間的關(guān)系判斷；
（3）電解時(shí)陰極上得電子發(fā)生還原反應(yīng)，氯化鎂易水解，應(yīng)在氯化氫氣流中獲得其晶體；
（4）鎂和硅極易和氧氣反應(yīng)生成氧化物；
（5）根據(jù)氫離子的移動方向知，碳棒是正極，正極上得電子發(fā)生還原反應(yīng)．

解答：解：（1）MgO（s）+C（s）=CO（g）+Mg（g）△H=641.5kJ/mol①，CaO（s）+3C（s）=CaC₂（s）+CO（g）△H=464.0kJ/mol②，將方程式①-②得CaC₂（s）+MgO（s）=CaO（s）+Mg（g）+2C（s），△H=（641.5-464.0）kJ/mol=177.5kJ/mol，
故答案為：CaC₂（s）+MgO（s）=CaO（s）+Mg（g）+2C（s），△H=（641.5-464.0）kJ/mol=177.5kJ/mol；
（2）根據(jù)表格知，相同條件下，延長保溫時(shí)間時(shí)，還原率增加很少，時(shí)間延長導(dǎo)致生成成本增大，利潤減少；
相同條件下，還原劑配比由1.2升高到1.3時(shí)，還原劑的量增大，但還原率增加較少，導(dǎo)致生產(chǎn)成本增大，
故答案為：相同條件下延長保溫時(shí)間時(shí)，還原率增加不明顯，生成成本增大；相同條件下，還原劑配比由1.2升高到1.3，還原劑用量增大，還原率增加不明顯，生產(chǎn)成本增大；
（3）電解時(shí)陰極上得電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：2Mg（OH）⁺+2e^-=MgO+H₂↑，氯化鎂中的鎂離子易水解，在干燥的HCl氣流中，抑制了MgCl₂水解，且?guī)ё進(jìn)gCl₂?6H₂O受熱產(chǎn)生的水汽，故能得到無水MgCl₂，
故答案為：2Mg（OH）⁺+2e^-=MgO+H₂↑；在氯化氫氣流中加熱脫水；
（4）鎂和硅都是親氧元素，所以鎂和硅極易和氧氣反應(yīng)生成氧化物，為防止硅和鎂被氧化，并提高鎂的產(chǎn)率，采用真空操作，
故答案為：防止硅和鎂被氧化，并提高金屬鎂的產(chǎn)率；
（5）根據(jù)氫離子的移動方向知，碳棒是正極，正極上得電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：，
故答案為：．

點(diǎn)評：本題涉及金屬的冶煉、蓋斯定律、電極反應(yīng)式的書寫等知識點(diǎn)，會根據(jù)題給信息進(jìn)行分析解答，難度不大．