Question

（2012?江苏一模）镁及其合金广泛应用于航空航天、交通、电池等行业，金属镁的制备方法主要有：
①电解无水氯化镁法，②碳或碳化钙热还原法，③皮江法．
已知：

（1）写出MgO（s）与CaC₂（s）作用生成Mg（g）及CaO（s）及C（s）的热化学方程式：

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

．
（2）碳化钙还原氧化镁的文献资料如表2
表2 还原剂的用量与温度、保温时间计MgO还原率

n（CaC2）/N（MgO）	还原温度/℃	恒温时间/h	还原率/%
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

实际生产中只采取恒温2h，其主要原因是：

相同条件下延长保温时间时，还原率增加不明显，生成成本增大

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

相同条件下，还原剂配比由1.2升高到1.3，还原剂用量增大，还原率增加不明显，生产成本增大

．
（3）用电解法制取镁时，若原料氯化镁含有水时，在电解温度下，原料会形成Mg（OH）Cl，并发生电离反应：Mg（OH）Cl=Mg（OH）⁺+Cl^-．电解时在阴极表面会产生氧化镁钝化膜，此时阴极的反应式为

2Mg（OH）⁺+2e^-=MgO+H₂↑

．实验室由MgCl₂?6H₂O制取无水氯化镁可采用的方法是

在氯化氢气流中加热脱水

．
（4）我国目前生产金属镁主要用皮江法生产，其原料为白云石（MgCO₃?CaCO₃）的煅烧产物和硅铁（含75%Si）．其生产原理为：
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温度外，还具有的优点是

防止硅和镁被氧化，并提高金属镁的产率

．
（5）镁/间-二硝基苯电池的装置如图所示，电池工作时镁转变为氢氧化镁，间-二硝基苯则转变为间-二苯胺．该电池正极的电极反应式为

．

Answer 1

分析：（1）根据盖斯定律写出其热化学反应方程式；
（2）根据时间和还原率、生成成本之间的关系判断；
（3）电解时阴极上得电子发生还原反应，氯化镁易水解，应在氯化氢气流中获得其晶体；
（4）镁和硅极易和氧气反应生成氧化物；
（5）根据氢离子的移动方向知，碳棒是正极，正极上得电子发生还原反应．

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，将方程式①-②得CaC₂（s）+MgO（s）=CaO（s）+Mg（g）+2C（s），△H=（641.5-464.0）kJ/mol=177.5kJ/mol，
故答案为：CaC₂（s）+MgO（s）=CaO（s）+Mg（g）+2C（s），△H=（641.5-464.0）kJ/mol=177.5kJ/mol；
（2）根据表格知，相同条件下，延长保温时间时，还原率增加很少，时间延长导致生成成本增大，利润减少；
相同条件下，还原剂配比由1.2升高到1.3时，还原剂的量增大，但还原率增加较少，导致生产成本增大，
故答案为：相同条件下延长保温时间时，还原率增加不明显，生成成本增大；相同条件下，还原剂配比由1.2升高到1.3，还原剂用量增大，还原率增加不明显，生产成本增大；
（3）电解时阴极上得电子发生还原反应，电极反应式为：2Mg（OH）⁺+2e^-=MgO+H₂↑，氯化镁中的镁离子易水解，在干燥的HCl气流中，抑制了MgCl₂水解，且带走MgCl₂?6H₂O受热产生的水汽，故能得到无水MgCl₂，
故答案为：2Mg（OH）⁺+2e^-=MgO+H₂↑；在氯化氢气流中加热脱水；
（4）镁和硅都是亲氧元素，所以镁和硅极易和氧气反应生成氧化物，为防止硅和镁被氧化，并提高镁的产率，采用真空操作，
故答案为：防止硅和镁被氧化，并提高金属镁的产率；
（5）根据氢离子的移动方向知，碳棒是正极，正极上得电子发生还原反应，电极反应式为：，
故答案为：．

点评：本题涉及金属的冶炼、盖斯定律、电极反应式的书写等知识点，会根据题给信息进行分析解答，难度不大．