Question

目前正在研究和已經(jīng)使用的儲(chǔ)氫合金有鎂系合金、稀土系合金等．
（1）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，則△H₃=

 

kJ?mol^-1．
（2）工業(yè)上用電解熔融的無(wú)水氯化鎂獲得鎂．其中氯化鎂晶體脫水是關(guān)鍵工藝之一，
一種氯化鎂晶體脫水的方法是：先將MgCl₂?6H₂O轉(zhuǎn)化為MgCl₂?NH₄C1?nNH₃（銨鎂復(fù)鹽），然后在700℃脫氨得到無(wú)水氯化鎂，脫氨反應(yīng)的化學(xué)方程式為

 

．
（3）儲(chǔ)氫材料Mg（AlH₄）₂在110～200℃的反應(yīng)為：Mg（AlH₄）₂=MgH₂+2Al+3H₂↑．生成2.7gAl時(shí)，產(chǎn)生的H₂在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為

 

L．
（4）采用球磨法制備Al與LiBH₄的復(fù)合材料，并對(duì)Al-LiBH₄體系與水反應(yīng)產(chǎn)氫的特性進(jìn)行下列研究：
①如圖1為25℃水浴時(shí)每克不同配比的Al-LiBH₄復(fù)合材料與水反應(yīng)產(chǎn)生H₂體積隨時(shí)間變化關(guān)系圖．由圖可知，下列說(shuō)法正確的是

 

（填字母）．

a．25℃時(shí)，純鋁與水不反應(yīng)
b．25℃時(shí)，純LiBH₄與水反應(yīng)產(chǎn)生氫氣
c．25℃時(shí)，Al-LiBH₄復(fù)合材料中LiBH₄含量越高，1000s內(nèi)產(chǎn)生氫氣的體積越大
②如2圖為25℃和75℃時(shí)，Al-LiBH₄復(fù)合材料[w （LiBH₄）=25%]與水反應(yīng)一定時(shí)間后產(chǎn)物的X-射線衍射圖譜（X-射線衍射可用于判斷某晶態(tài)物質(zhì)是否存在，不同晶態(tài)物質(zhì)出現(xiàn)衍射峰的衍射角不同）．

從圖中可知，25℃時(shí)Al-LiBH₄復(fù)合材料中與水完全反應(yīng)的物質(zhì)是

 

（填化學(xué)式）．
（5）儲(chǔ)氫還可借助有機(jī)物，如利用環(huán)己烷和苯之間的可逆反應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)脫氫和加氫：
（g）

FeSO4/Al2O3

高溫

（g）+）+3H₂（g）
①某溫度下，向恒容密閉容器中加入環(huán)己烷，起始濃度為a mol?L^-1，平衡時(shí)苯的濃度為b mol?L^-1，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=

 

．
②一定條件下，如圖3裝置可實(shí)現(xiàn)有機(jī)物的電化學(xué)儲(chǔ)氫（忽略其它有機(jī)物）．生成目標(biāo)產(chǎn)物的電極反應(yīng)式為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：用化學(xué)平衡常數(shù)進(jìn)行計(jì)算,化學(xué)方程式的有關(guān)計(jì)算,用蓋斯定律進(jìn)行有關(guān)反應(yīng)熱的計(jì)算,電解原理

專題：

分析：（1）依據(jù)熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計(jì)算得到所需讓化學(xué)方程式；
（2）先將MgCl₂?6H₂0轉(zhuǎn)化為MgCl₂?NH₄Cl?nNH₃，然后在700℃脫氨得到無(wú)水氯化鎂，依據(jù)原子守恒書(shū)寫(xiě)化學(xué)方程式；用惰性電極電解熔融氯化鎂，陰極上是鎂離子得到電子生成鎂；
（3）根據(jù)化學(xué)方程式計(jì)算；
（4）①a．因?yàn)橛蓤DLiBH₄含量為0時(shí)，氫氣的體積為0，故25℃時(shí)，純鋁與水不反應(yīng)，；
b．負(fù)一價(jià)的氫與正一價(jià)的氫發(fā)生歸中反應(yīng)生成氫氣，LiBH₄+4H₂O=LiB（OH）₄+4H₂↑；
c．由圖可知25℃時(shí)，Al-LiBH₄復(fù)合材料中LiBH₄含量越高，1000s內(nèi)產(chǎn)生氫氣的體積越小；
②如圖3中無(wú)LiBH₄，說(shuō)明與水完全反應(yīng)；
（5）①化學(xué)平衡常數(shù)K=

c(C 6H6)．c3(H2)

c(C 6H12)

；
②該實(shí)驗(yàn)的目的是儲(chǔ)氫，所以陰極上發(fā)生的反應(yīng)為生產(chǎn)目標(biāo)產(chǎn)物，陰極上苯得電子和氫離子生成環(huán)己烷．

解答： 解：（1）①M(fèi)g（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
由蓋斯定律②-2×①得到Mg₂Ni（s）+2MgH₂（s）═2Mg（s）+Mg₂NiH₄（s）△H₃ =64.4KJ/mol-2×（-74.5KJ/mol）=213.4KJ/mol，則△H₃=213.4KJ/mol，
故答案為：213.4；
（2）MgCl₂?NH₄Cl?nNH₃，在700℃脫氨得到無(wú)水氯化鎂，反應(yīng)的化學(xué)方程式MgCl₂?NH₄Cl?nNH₃

700℃  .

MgCl₂+（n+1）NH₃↑+HCl↑；
故答案為：MgCl₂?NH₄Cl?nNH₃

700  .

△

MgCl₂+（n+1）NH₃↑+HCl↑；
（3）儲(chǔ)氫材料Mg（AlH₄）₂在110℃-200℃的反應(yīng)為：Mg（AlH₄）₂=MgH₂+2Al+3H₂↑，反應(yīng)中生成2molAl生成3mol氫氣，所以每生成2.7gAl時(shí)，生成氫氣3.36L；
故答案為：3.36；
（4）①a．25℃時(shí)，純鋁與水不反應(yīng)，因?yàn)橛蓤DLiBH₄含量為0時(shí)，氫氣的體積為0，故選；
b．25℃時(shí)，純LiBH₄與水反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，負(fù)一價(jià)的氫與正一價(jià)的氫發(fā)生歸中反應(yīng)生成氫氣，故選；
c．由圖可知25℃時(shí)，Al-LiBH₄復(fù)合材料中LiBH₄含量越高，1000s內(nèi)產(chǎn)生氫氣的體積越小，故不選；
故答案為：ab；
②如圖2中無(wú)LiBH₄，說(shuō)明與水完全反應(yīng)，故答案為：LiBH₄；
（5）①環(huán)己烷的起始濃度為amol?L^-1，平衡時(shí)苯的濃度為bmol?L^-1，同一容器中各物質(zhì)反應(yīng)的物質(zhì)的量濃度之比等于其計(jì)量數(shù)之比，所以根據(jù)方程式知，環(huán)己烷的平衡濃度為（a-b）mol/L，氫氣的濃度為3bmol/L，則平衡常數(shù)K=

c(C 6H6)．c3(H2)

c(C 6H12)

mol³?L^-3=

b×(3b)3

(a-b)

=

27b4

a-b

mol³?L^-3，
故答案為：

27b4

a-b

mol³?L^-3；
②該實(shí)驗(yàn)的目的是儲(chǔ)氫，所以陰極上發(fā)生的反應(yīng)為生產(chǎn)目標(biāo)產(chǎn)物，陰極上苯得電子和氫離子生成環(huán)己烷，電極反應(yīng)式為C₆H₆+6H⁺+6e^-=C₆H₁₂，
故答案為：C₆H₆+6H⁺+6e^-=C₆H₁₂．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了化學(xué)平衡、電解池原理等知識(shí)點(diǎn)，根據(jù)化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式、電解原理等知識(shí)點(diǎn)來(lái)分析解答，中等難度，答題時(shí)注意化學(xué)原理的基礎(chǔ)知識(shí)的靈活運(yùn)用．