Question

1．铝是地壳中含量最高的金属元素，其单质及合金在生产生活中的应用日趋广泛．
（1）真空碳热还原氯化法可实现由铝土矿制备金属铝，其相关反应的热化学方程式如下：
Al₂O₃（s）+AlCl₃（g）+3C（s）═3AlCl（g）+3CO（g）△H=a kJ•mol^-1
3AlCl（g）═2Al（l）+AlCl₃（g）△H=b kJ•mol^-1
①反应Al₂O₃（s）+3C（s）═2Al（l）+3CO（g）的△H=a+bkJ•mol^-1（用含a、b的代数式表示）．
②Al₄C₃是反应过程中的中间产物．Al₄C₃与盐酸反应（产物之一是含氢量最高的烃）的化学方程式为Al₄C₃+12HCl=4AlCl₃+3CH₄↑．
（2）镁铝合金（Mg₁₇Al₁₂）是一种潜在的贮氢材料，可在氩气保护下，将一定化学计量比的Mg、Al单质在一定温度下熔炼获得．该合金在一定条件下完全吸氢的反应方程式为Mg₁₇Al₁₂+17H₂═17MgH₂+12Al．得到的混合物Y（17MgH₂+12Al）在一定条件下可释放出氢气．
①熔炼制备镁铝合金（Mg₁₇Al₁₂）时通入氩气的目的是防止Mg Al被空气氧化．
②在6.0mol•L^-1HCl溶液中，混合物Y能完全释放出H₂．1mol Mg₁₇Al₁₂完全吸氢后得到的混合物Y与上述盐酸完全反应，释放出H₂的物质的量为52mol．
③在0.5 mol•L^-1NaOH和1.0 mol•L^-1MgCl₂溶液中，混合物Y均只能部分放出氢气，反应后残留固体物质X-射线衍射谱图如下图所示（X-射线衍射可用于判断某晶态物质是否存在，不同晶态物质出现衍射峰的衍射角不同）．在上述NaOH溶液中，混合物Y中产生氢气的主要物质是Al（填化学式）．
（3）铝电池性能优越，Al-AgO电池可用作水下动力电源，其原理如右下图（图2）所示．该电池反应的化学方程式为：2Al+3AgO+2NaOH═2NaAlO₂+3Ag+H₂O．

Answer 1

分析 （1）①将两个方程式相加即得目标方程式，焓变相应的改变；
②含氢量最高的烃为CH₄，再根据反应物、生成物结合原子守恒写出反应方程式；
（2）①镁、铝是亲氧元素，易被氧气氧化；
②释放出的H₂ 包括Mg₁₇Al₁₂吸收的氢，还包括镁、铝和盐酸反应生成的氢气；
③根据衍射图确定产生氢气的主要物质，第一个衍射图中铝的量较少，第二个衍射图中铝的量较多；
（3）该原电池中，铝易失去电子作负极，则银是正极，负极上铝和氢氧化钠反应生成偏铝酸钠，正极上氧化银得电子生成银，据此写出电池反应式．

解答 解：（1）①根据盖斯定律，将题中所给两方程式相加得Al₂O₃（s）+3C（s）=2Al（l）+3CO（g），对应的△H=（a+b）kJ•mol^-1，
故答案为：a+b；
②含氢量最高的烃为CH₄，根据碳原子守恒，3个碳需要结合12个H原子形成3个CH₄，再由铝原子守恒，4个铝需要结合12个Cl形成4个AlCl₃，所以Al₄C₃与HCl之间为1：12参加反应，故该反应方程式为：Al₄C₃+12HCl=4AlCl₃+3CH₄↑，
故答案为：Al₄C₃+12HCl=4AlCl₃+3CH₄↑；
（2）①镁、铝都是活泼的金属单质，容易被空气中的氧气氧化，通入氩气作保护气，以防止二者被氧化，
故答案为：防止Mg Al被空气氧化；
②1molMg₁₇Al₁₂完全吸氢17mol，在盐酸中会全部释放出来，镁铝合金中的镁和铝都能与盐酸反应生成H₂，生成氢气的物质的量分别为17mol、18mol，则生成氢气一共（17+17+12×$\frac{3}{2}$）mol=52mol，
故答案为：52mol；
③镁与NaOH不反应，再根据衍射谱图可知，在NaOH溶液中产生氢气的主要物质是铝，故答案为：Al；
（3）铝做负极，失电子被氧化，在碱性溶液中生成NaAlO₂，氧化银做正极，得电子被还原为Ag，电解质溶液为NaOH溶液，所以其电池反应式为：2Al+3AgO+2NaOH=2NaAlO₂+3Ag+H₂O，
故答案为：2Al+3AgO+2NaOH═2NaAlO₂+3Ag+H₂O；

点评 本题以铝为题材，考查盖斯定律、铝及其化合物的性质以及电化学反应方程式，意在考查考生阅读新信息，处理新情况的能力，电极反应式的书写是易错点，难度较大．