Question

4．鎂是海水中含量較多的金屬元素，單質(zhì)鎂、鎂合金以及鎂的化合物在科學(xué)研究和工業(yè)生產(chǎn)中用途非常廣泛．
（1）Mg₂Ni是一種儲(chǔ)氫合金，已知：
Mg（s）+H₂（g）=MgH₂（s）△H₁=-74.5kJ•mol^-1
Mg₂Ni（s）+2H₂（g）=Mg₂NiH₄（s）△H₂=-64.4kJ•mol^-1
Mg₂Ni（s）+2MgH₂（s）=2Mg（s）+Mg₂NiH₄（s）△H₃
則△H₃=+213.4 kJ•mol^-1
（2）工業(yè)上可用電解熔融的無水氯化鎂獲得鎂．其中氯化鎂晶體脫水是關(guān)鍵的工藝之一．一種正在試驗(yàn)的氯化鎂晶體脫水的方法是：先將MgCl₂•6H₂0轉(zhuǎn)化為MgCl₂•NH₄Cl•nNH₃，然后在700℃脫氨得到無水氯化鎂，脫氨反應(yīng)的化學(xué)方程式為MgCl₂•NH₄Cl•nNH₃$\frac{\underline{\;700℃\;}}{\;}$MgCl₂+（n+1）NH₃↑+HCl↑；
（3）鎂的一種化合物氯酸鎂[Mg（ClO₃）₂]常用作催熟劑、除草劑等．為了確定實(shí)驗(yàn)室制備的Mg（ClO₃）₂•6H₂O的純度，做如下試驗(yàn)：
步驟1：準(zhǔn)確稱量3.50g產(chǎn)品配成100mL溶液．
步驟2：取10mL于錐形瓶中，加入10mL稀硫酸和20mL 1.000mol•L^-1的FeSO₄溶液，微熱．
步驟3：冷卻至室溫，用0.100mol•L^-1 K₂Cr₂O₇溶液滴定至終點(diǎn)，此過程中反應(yīng)的離子方程式為：Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺═2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O．
步驟4：將步驟2、3重復(fù)兩次，平均消耗K₂Cr₂O₇溶液15.00mL．產(chǎn)品中Mg（ClO₃）₂•6H₂O的純度為78.3%（用百分號(hào)表示，精確到小數(shù)點(diǎn)后一位）
（4）以二氧化鈦表面覆蓋Cu₂Al₂O₄為催化劑，可以將CO₂和CH₄直接轉(zhuǎn)化成乙酸．在不同溫度下催化劑的催化效率與乙酸的生成速率如1圖所示．250～300℃時(shí)，溫度升高而乙酸的生成速率降低的原因是溫度超過250℃時(shí)，催化劑的催化效率降低

（5）Li₂O、Na₂O、MgO均能吸收CO₂．
①如果尋找吸收CO₂的其它物質(zhì)，下列建議合理的是ab
a．可在堿性氧化物中尋找
b．可在ⅠA、ⅡA族元素形成的氧化物中尋找
c．可在具有強(qiáng)氧化性的物質(zhì)中尋找
②Li₂O吸收CO₂后，產(chǎn)物用于合成Li₄SiO₄，Li₄SiO₄用于吸收、釋放CO₂，原理是：在500℃，CO₂與Li₄SiO₄接觸后生成Li₂CO₃；平衡后加熱至700℃，反應(yīng)逆向進(jìn)行，放出CO₂，Li₄SiO₄再生，說明該原理的化學(xué)方程式是CO₂+Li₄SiO₄$\frac{\underline{\;500℃\;}}{700℃}$Li₂CO₃+Li₂SiO₃
（6）利用反應(yīng)A可將釋放的CO₂轉(zhuǎn)化為具有工業(yè)利用價(jià)值的產(chǎn)品．反應(yīng)A：CO₂+H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{高溫}$CO+H₂+O₂高溫電解技術(shù)能高效實(shí)現(xiàn)（3）中反應(yīng)A，工作原理示意圖如圖2：CO₂在電極a放電的反應(yīng)式是CO₂+2e^-═CO+O^2-．

Answer 1

分析 （1）依據(jù)熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計(jì)算，由蓋斯定律②-2×①得到所需熱化學(xué)方程式；
（2）先將MgCl₂•6H₂0轉(zhuǎn)化為MgCl₂•NH₄Cl•nNH₃，然后在700℃脫氨得到無水氯化鎂，依據(jù)原子守恒書寫化學(xué)方程式；
（3）氯酸根離子具有氧化性，可以將亞鐵離子氧化為正三價(jià)；根據(jù)化學(xué)反應(yīng)得出各物質(zhì)之間的關(guān)系式，計(jì)算百分含量；
（4）根據(jù)溫度對(duì)催化劑活性的影響；
（5）①二氧化碳為酸性氣體，Li₂O、Na₂O、MgO均能吸收CO₂與氧化性無關(guān)；
②根據(jù)題干信息，反應(yīng)物為CO₂與Li₄SiO₄，生成物有Li₂CO₃，根據(jù)質(zhì)量守恒進(jìn)行解答；
（6）二氧化碳、水分別在a極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成一氧化碳、氫氣，同時(shí)生成氧離子．

解答 解：（1）①M(fèi)g（s）+H₂（g）═MgH₂（s）△H₁=-74.5kJ•mol^-1
②Mg₂Ni（s）+2H₂（g）═Mg₂NiH₄（s）△H₂=64.4kJ•mol^-1
Mg₂Ni（s）+2MgH₂（s）═2Mg（s）+Mg₂NiH₄（s）△H₃
由蓋斯定律②-2×①得到Mg₂Ni（s）+2MgH₂（s）═2Mg（s）+Mg₂NiH₄（s）△H₃ =64.4KJ/mol-2×（-74.5KJ/mol）=213.4KJ/mol，則△H₃=213.4KJ/mol，
故答案為：213.4；
（2）MgCl₂•NH₄Cl•nNH₃，在700℃脫氨得到無水氯化鎂，反應(yīng)的化學(xué)方程式MgCl₂•NH₄Cl•nNH₃$\frac{\underline{\;700℃\;}}{\;}$MgCl₂+（n+1）NH₃↑+HCl↑；
故答案為：MgCl₂•NH₄Cl•nNH₃$\frac{\underline{\;700℃\;}}{\;}$MgCl₂+（n+1）NH₃↑+HCl↑；
（3）氯酸根離子具有氧化性，可以將亞鐵離子氧化為正三價(jià)，化學(xué)方程式為：ClO₃^-+6Fe²⁺+6H⁺=6Fe³⁺+Cl^-+3H₂O，根據(jù)化學(xué)方程式：ClO₃^-+6Fe²⁺+6H⁺=6Fe³⁺+Cl^-+3H₂O以及Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺═2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O，可以得出：ClO₃^-～6Fe²⁺，Cr₂O₇^2-～6Fe²⁺，用0.100mol•L^-1 K₂Cr₂O₇溶液滴定至終點(diǎn)過程可以得出剩余的亞鐵離子的物質(zhì)的量為：0.100mol•L^-1×0.015L×6=0.009mol，和氯酸根離子反應(yīng)的亞鐵離子的物質(zhì)的量為：20×10^-3L×1.000mol•L^-1-0.009mol=0.011mol，
氯酸根離子的物質(zhì)的量為：$\frac{1}{6}$×0.011mol，產(chǎn)品中Mg（ClO₃）₂•6H₂O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)：（$\frac{1}{12}$×0.011×299g/mol）×10×$\frac{1}{3.5}$×100%=78.3%，
故答案為：78.3%；
（4）溫度超過250℃時(shí)，催化劑的催化效率降低，所以溫度升高而乙酸的生成速率降低，
故答案：溫度超過250℃時(shí)，催化劑的催化效率降低；
（5）①a．Li₂O、Na₂O、MgO均屬于堿性氧化物，均能吸收酸性氧化物CO₂，可在堿性氧化物中尋找吸收CO₂的其他物質(zhì)，故a正確；
b．Li₂O、Na₂O、MgO均能吸收CO₂，鈉、鎂、鋁為ⅠA、ⅡA族元素，所以可在ⅠA、ⅡA族元素形成的氧化物中尋找吸收CO₂的其他物質(zhì)，故b正確；
c．Li₂O、Na₂O、MgO均能吸收CO₂，但它們都沒有強(qiáng)氧化性，且吸收二氧化碳與氧化還原無關(guān)，故c錯(cuò)誤；
故答案為：ab；
②在500℃，CO₂與Li₄SiO₄接觸后生成Li₂CO₃，反應(yīng)物為CO₂與Li₄SiO₄，生成物有Li₂CO₃，根據(jù)質(zhì)量守恒可知產(chǎn)物還有Li₂SiO₃，所以化學(xué)方程式為：CO₂+Li₄SiO₄$\frac{\underline{\;500℃\;}}{700℃}$Li₂CO₃+Li₂SiO₃，
故答案為：CO₂+Li₄SiO₄$\frac{\underline{\;500℃\;}}{700℃}$Li₂CO₃+Li₂SiO₃；
（6）二氧化碳在a極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成一氧化碳同時(shí)生成氧離子，反應(yīng)電極反應(yīng)式為：CO₂+2e^-═CO+O^2-，故答案為：CO₂+2e^-═CO+O^2-．

點(diǎn)評(píng) 本題考查對(duì)常見金屬元素及其化合物主要性質(zhì)的掌握，主要是氧化還原反應(yīng)，電子轉(zhuǎn)移計(jì)算，滴定實(shí)驗(yàn)步驟和含量的計(jì)算分析，有機(jī)物結(jié)構(gòu)和反應(yīng)過程分析是解題關(guān)鍵，題目難度中等．