Question

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=            kJ•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              ．

（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                   ．

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                 ．

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                  （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：                 ．

Answer

（1）①a+b；②防止Mg Al被空气氧化；

（2）①防止Mg Al被空气氧化；②52mol；③Al；

（3）2Al+3AgO+2NaOH═2NaAlO2+3Ag+H2O；

【解析】

试题分析：（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．

【解析】
（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↑；

（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×）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；