Question

(14 分)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)+AlC₁₃(g)+3C(s) ="3AlCl(g)+3CO(g)"   △H="a" kJ·mol^－1
3AlCl(g)=2Al(l)+AlC₁₃(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是反應過程中的中間產物。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                                            。
(2)鎂鋁合金(Mg₁₇Al₁₂ )是一種潛在的貯氫材料，可在氬氣保護下，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完全吸氫的反應方程式為Mg₁₇Al₁₂2+17H₂=17MgH₂+12Al。得到的混合物Y(17MgH₂ +12Al)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            。
③在0. 5 mol·L-1 NaOH 和1. 0 mol·L^-1 MgCl₂溶液中，                 圖8
混合物Y 均只能部分放出氫氣，反應后殘留固體物質的X^－射線衍射譜圖如圖所示(X^－射線衍射可用于判斷某晶態物質是否存在，不同晶態物質出現衍射峰的衍射角不同)。在上述NaOH 溶液中，混合物Y 中產生氫氣的主要物質是                       (填化學式)。

(3)鋁電池性能優越，Al-AgO 電池可用作水下動力電源，其原理如圖所示。該電池反應的化學方程式為                                  。

Answer 1

(1)①a+b    ②Al₄C₃+12HCl=4AlCl₃+3CH₄↑
(2)②防止Mg、Al 被空氣氧化    ②52 mol   ③Al
(3)2Al+3AgO+2NaOH=2NaAlO₂+3Ag+H₂O

（1）根據蓋斯定律，將題中所給兩方程式相加得所求反應，對應的△H=（a+b）kJ·mol^－1。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。（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。②1mol Mg₁₇Al₁₂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，物質的量分別為17mol、18mol，則生成氫氣一共52mol。③鎂與NaOH不反應，再根據衍射譜圖可知，在NaOH溶液中產生氫氣的主要物質是鋁。（3）鋁做負極，失電子被氧化，在堿性溶液中生成NaAlO₂。氧化銀做正極，得電子被還原為Ag，電解質溶液為NaOH溶液，由此可寫出總反應。
【考點定位】蓋斯定律，鋁及其化合物的性質以及電化學反應方程式