Question

【題目】鋁是地殼中含量最高的金屬元素，其單質及合金在生產生活中的應用日趨廣泛。

（1）真空碳熱還原-氯化法可實現由鋁土礦制備金屬鋁，其相關反應的熱化學方程式如下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反應Al2O3(s)+3C(s)=2Al(l)+3CO(g)的△H=________kJ·mol-1(用含a、b的代數式表示)。

②Al4C3也是該反應過程中的一種中間產物。Al4C3 與鹽酸反應(產物之一是含氫量最高的烴)的化學方程式為_______________。

③甲烷和水反應可以制水煤氣(混合氣體)，在恒溫、固定體積為V升的密閉容器中的反應微觀示意圖如下所示，根據微觀示意圖得出的結論中，正確的是_____________。

一定條件下經過t分鐘達到化學平衡

a. 該反應方程式為：CH4+H2O = CO+3H2

b. 該反應平衡前后壓強比為3：4

c. 該反應體系中含氫元素的化合物有3種

d. 該反應中甲烷的平衡轉化率為50%

④水煤氣中的H2可用于生產NH3，在進入合成塔前常用[Cu(NH3)2]Ac溶液來吸收其中的CO，防止合成塔中的催化劑中毒，其反應是：

[Cu(NH3)2]Ac(aq) + CO(g) + NH3(g) [Cu(NH3)3]Ac·CO(aq) △H＜0

[Cu(NH3)2]Ac溶液吸收CO的適宜生產條件應是____________________。該條件下用氣體表示的平衡常數表達式為：K=______________

（2）鎂鋁合金(Mg17Al12 )是一種潛在的貯氫材料，一般在氬氣環境中將一定化學計量比的Mg、Al 單質在一定溫度下熔煉獲得。該合金在一定條件下可完全吸氫得到的混合物Y(含MgH2 和Al)，Y在一定條件下可釋放出氫氣。

①熔煉制備鎂鋁合金(Mg17Al12)時通入氬氣的目的是_________________。

②寫出鎂鋁合金(Mg17Al12 ) 在一定條件下完全吸氫的化學方程式 _________________。

③在6. 0 mol·L-1 HCl 溶液中，混合物Y 能完全釋放出H2。1 mol Mg17 Al12 完全吸氫后得到的混合物Y 與上述鹽酸完全反應，釋放出H2 的物質的量為_________。

Answer 1

【答案】△H=(a+b)kJ·mol-1Al4C3+12HCl=AlCl3+3CH4b低溫、 高壓K=排除空氣，防止引入雜質Mg17Al12+17H2===17MgH2+12Al52mol

【解析】(1)①根據蓋斯定律，將題中所給兩方程式相加得Al2O3(s)+3C(s)=2Al(l)+3CO(g)，對應的△H=(a+b)kJmol-1，故答案為：a+b；

②含氫量最高的烴為CH4，根據碳原子守恒，3個碳需要結合12個H原子形成3個CH4，再由鋁原子守恒，4個鋁需要結合12個Cl形成4個AlCl3，所以Al4C3與HCl之間為1：12參加反應，故該反應方程式為：Al4C3+12HCl=4AlCl3+3CH4↑，故答案為：Al4C3+12HCl=4AlCl3+3CH4↑；

③a. 根據圖示，2個甲烷和2個水，反應生成了6個氫氣分子和2個一氧化碳分子，反應屬于可逆反應，反應方程式為：CH4+H2O CO+3H2，錯誤；b. 氣體的壓強之比等于物質的量的之比等于分子個數之比，該反應平衡前后壓強比為12:16=3：4，正確；c. 該反應體系中含氫元素的化合物有甲烷和水，2種，錯誤；d. 根據圖示，參與反應的甲烷總數為6，反應的甲烷為2，甲烷的平衡轉化率為，錯誤；故選b；

④已知正反應是氣態物質體積減小的放熱反應，因此采用降低溫度、增大壓強能使平衡右移，提高CO的轉化率，根據方程式[Cu(NH3)2]Ac(aq) + CO(g) + NH3(g) [Cu(NH3)3]Ac·CO(aq) △H＜0，用氣體表示的平衡常數表達式為：K=，故答案為：低溫、高壓；；

(2)①鎂、鋁都是活潑的金屬單質，容易被空氣中的氧氣氧化，通入氬氣作保護氣，以防止二者被氧化，故答案為：防止Mg Al被空氣氧化；

②根據題意，該合金在一定條件下可完全吸氫得到的混合物Y(含MgH2 和Al)，完全吸氫的化學方程式為Mg17Al12+17H2=17MgH2+12Al，故答案為：Mg17Al12+ 17H2= 17MgH2+12Al；

③1molMg17Al12完全吸氫17mol，在鹽酸中會全部釋放出來，鎂鋁合金中的鎂和鋁都能與鹽酸反應生成H2，生成氫氣的物質的量分別為17mol、18mol，則生成氫氣一共(17+17+12×)mol=52mol，故答案為：52mol。