Question

4．镁是海水中含量较多的金属元素，单质镁、镁合金以及镁的化合物在科学研究和工业生产中用途非常广泛．
（1）Mg₂Ni是一种储氢合金，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
则△H₃=+213.4 kJ•mol^-1
（2）工业上可用电解熔融的无水氯化镁获得镁．其中氯化镁晶体脱水是关键的工艺之一．一种正在试验的氯化镁晶体脱水的方法是：先将MgCl₂•6H₂0转化为MgCl₂•NH₄Cl•nNH₃，然后在700℃脱氨得到无水氯化镁，脱氨反应的化学方程式为MgCl₂•NH₄Cl•nNH₃$\frac{\underline{\;700℃\;}}{\;}$MgCl₂+（n+1）NH₃↑+HCl↑；
（3）镁的一种化合物氯酸镁[Mg（ClO₃）₂]常用作催熟剂、除草剂等．为了确定实验室制备的Mg（ClO₃）₂•6H₂O的纯度，做如下试验：
步骤1：准确称量3.50g产品配成100mL溶液．
步骤2：取10mL于锥形瓶中，加入10mL稀硫酸和20mL 1.000mol•L^-1的FeSO₄溶液，微热．
步骤3：冷却至室温，用0.100mol•L^-1 K₂Cr₂O₇溶液滴定至终点，此过程中反应的离子方程式为：Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺═2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O．
步骤4：将步骤2、3重复两次，平均消耗K₂Cr₂O₇溶液15.00mL．产品中Mg（ClO₃）₂•6H₂O的纯度为78.3%（用百分号表示，精确到小数点后一位）
（4）以二氧化钛表面覆盖Cu₂Al₂O₄为催化剂，可以将CO₂和CH₄直接转化成乙酸．在不同温度下催化剂的催化效率与乙酸的生成速率如1图所示．250～300℃时，温度升高而乙酸的生成速率降低的原因是温度超过250℃时，催化剂的催化效率降低

（5）Li₂O、Na₂O、MgO均能吸收CO₂．
①如果寻找吸收CO₂的其它物质，下列建议合理的是ab
a．可在碱性氧化物中寻找
b．可在ⅠA、ⅡA族元素形成的氧化物中寻找
c．可在具有强氧化性的物质中寻找
②Li₂O吸收CO₂后，产物用于合成Li₄SiO₄，Li₄SiO₄用于吸收、释放CO₂，原理是：在500℃，CO₂与Li₄SiO₄接触后生成Li₂CO₃；平衡后加热至700℃，反应逆向进行，放出CO₂，Li₄SiO₄再生，说明该原理的化学方程式是CO₂+Li₄SiO₄$\frac{\underline{\;500℃\;}}{700℃}$Li₂CO₃+Li₂SiO₃
（6）利用反应A可将释放的CO₂转化为具有工业利用价值的产品．反应A：CO₂+H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{高温}$CO+H₂+O₂高温电解技术能高效实现（3）中反应A，工作原理示意图如图2：CO₂在电极a放电的反应式是CO₂+2e^-═CO+O^2-．

Answer 1

分析 （1）依据热化学方程式和盖斯定律计算，由盖斯定律②-2×①得到所需热化学方程式；
（2）先将MgCl₂•6H₂0转化为MgCl₂•NH₄Cl•nNH₃，然后在700℃脱氨得到无水氯化镁，依据原子守恒书写化学方程式；
（3）氯酸根离子具有氧化性，可以将亚铁离子氧化为正三价；根据化学反应得出各物质之间的关系式，计算百分含量；
（4）根据温度对催化剂活性的影响；
（5）①二氧化碳为酸性气体，Li₂O、Na₂O、MgO均能吸收CO₂与氧化性无关；
②根据题干信息，反应物为CO₂与Li₄SiO₄，生成物有Li₂CO₃，根据质量守恒进行解答；
（6）二氧化碳、水分别在a极得到电子发生还原反应生成一氧化碳、氢气，同时生成氧离子．

解答 解：（1）①Mg（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
由盖斯定律②-2×①得到Mg₂Ni（s）+2MgH₂（s）═2Mg（s）+Mg₂NiH₄（s）△H₃ =64.4KJ/mol-2×（-74.5KJ/mol）=213.4KJ/mol，则△H₃=213.4KJ/mol，
故答案为：213.4；
（2）MgCl₂•NH₄Cl•nNH₃，在700℃脱氨得到无水氯化镁，反应的化学方程式MgCl₂•NH₄Cl•nNH₃$\frac{\underline{\;700℃\;}}{\;}$MgCl₂+（n+1）NH₃↑+HCl↑；
故答案为：MgCl₂•NH₄Cl•nNH₃$\frac{\underline{\;700℃\;}}{\;}$MgCl₂+（n+1）NH₃↑+HCl↑；
（3）氯酸根离子具有氧化性，可以将亚铁离子氧化为正三价，化学方程式为：ClO₃^-+6Fe²⁺+6H⁺=6Fe³⁺+Cl^-+3H₂O，根据化学方程式：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溶液滴定至终点过程可以得出剩余的亚铁离子的物质的量为：0.100mol•L^-1×0.015L×6=0.009mol，和氯酸根离子反应的亚铁离子的物质的量为：20×10^-3L×1.000mol•L^-1-0.009mol=0.011mol，
氯酸根离子的物质的量为：$\frac{1}{6}$×0.011mol，产品中Mg（ClO₃）₂•6H₂O的质量分数：（$\frac{1}{12}$×0.011×299g/mol）×10×$\frac{1}{3.5}$×100%=78.3%，
故答案为：78.3%；
（4）温度超过250℃时，催化剂的催化效率降低，所以温度升高而乙酸的生成速率降低，
故答案：温度超过250℃时，催化剂的催化效率降低；
（5）①a．Li₂O、Na₂O、MgO均属于碱性氧化物，均能吸收酸性氧化物CO₂，可在碱性氧化物中寻找吸收CO₂的其他物质，故a正确；
b．Li₂O、Na₂O、MgO均能吸收CO₂，钠、镁、铝为ⅠA、ⅡA族元素，所以可在ⅠA、ⅡA族元素形成的氧化物中寻找吸收CO₂的其他物质，故b正确；
c．Li₂O、Na₂O、MgO均能吸收CO₂，但它们都没有强氧化性，且吸收二氧化碳与氧化还原无关，故c错误；
故答案为：ab；
②在500℃，CO₂与Li₄SiO₄接触后生成Li₂CO₃，反应物为CO₂与Li₄SiO₄，生成物有Li₂CO₃，根据质量守恒可知产物还有Li₂SiO₃，所以化学方程式为：CO₂+Li₄SiO₄$\frac{\underline{\;500℃\;}}{700℃}$Li₂CO₃+Li₂SiO₃，
故答案为：CO₂+Li₄SiO₄$\frac{\underline{\;500℃\;}}{700℃}$Li₂CO₃+Li₂SiO₃；
（6）二氧化碳在a极得到电子发生还原反应生成一氧化碳同时生成氧离子，反应电极反应式为：CO₂+2e^-═CO+O^2-，故答案为：CO₂+2e^-═CO+O^2-．

点评 本题考查对常见金属元素及其化合物主要性质的掌握，主要是氧化还原反应，电子转移计算，滴定实验步骤和含量的计算分析，有机物结构和反应过程分析是解题关键，题目难度中等．