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-氯化法可實現(xiàn)由鋁礦制備金屬鋁,其相關(guān)的熱化學方程式如下:
Al
2O
3(s)+AlCl
3(g)+3C(s)═3AlCl(g)+3CO(g)△H=+a kJ?mol
-13AlCl(g)═3Al(l)+AlCl
3(g)△H=+b kJ?mol
-1則反應(yīng)Al
2O
3(s)+3C(s)═2Al(l)+3CO(g)△H=
kJ?mol
-1(用含a、b的代數(shù)式表示).
(2)Al
4C
3是真空碳熱還原-氯化法反應(yīng)過程的中間產(chǎn)物,它可以與鹽酸反應(yīng)制取CH
4,某新型高效的甲烷燃料電池采用鉑為電極材料,兩電極上分別通入CH
4和O
2,電解質(zhì)為KOH溶液.某研究小組用該甲烷燃料電池作為電源,進行電解飽和MgCl
2溶液的實驗,如圖1所示.
回答下列問題:
①閉合K開關(guān)后,c、d電極上均有氣體產(chǎn)生.其中c電極產(chǎn)生的氣體能使?jié)駶櫟牡矸鄣饣浽嚰堊兯{.則b處通入的氣體為
,負極上發(fā)生的電極反應(yīng)式為
.
②電解氯化鎂溶液的離子反應(yīng)方程式為
;
③若甲烷通入量為224mL(標準狀況),且反應(yīng)完全,則理論上通過電解池的電量為
(法拉第常數(shù)F=9.65×l0
4C?mol
-1),如果電能利用率為75%,則能產(chǎn)生的氯氣體積為
mL(標準狀況).
(3)鎂鋁合金(Mg
17Al
12)是一種潛在的貯氫材料,可在氬氣氛圍中,將一定化學計量比的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:Mg
17Al
12+17H
2═17MgH
2+12Al.得到物質(zhì)的量之比為17:12的MgH
2和Al的混合物Y,Y在一定條件下釋放出氫氣.
①熔煉制備鎂鋁合金(Mg
17Al
12)時通入氬氣的目的是
.
②在6.0mol/L HCl溶液中,混合物Y能完全釋放出H
2.1mol Mg
17Al
12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H
2的物質(zhì)的量為
.
③25℃時在②所得溶液中加入適量的NaOH溶液至沉淀恰好不再變化,過濾得濾液.測得濾液的pH為13.則該溶液中由水電離出的c(OH
-)為
.