Question

3．氫能的研究和利用是當今科學研究的熱點之一，而尋找性能優(yōu)越、安全性高、價格低廉、環(huán)保的儲氫材料則成為氫能研究的關鍵．目前正在研究和已經使用的儲氫合金有鎂系合金、稀土系合金等．回答下列問題：
（1）鎂在元素周期表中的位置為第三周期第ⅡA族，氯化鎂的電子式為，工業(yè)上用電解無水氯化鎂而不是氧化鎂獲得鎂的原因是消耗大量的電能．
（2）儲氫材料Mg（AlH₄）₂在110～200℃時即可分解釋放出H₂，同時生成MgH₂和Al，Mg（AlH₄）₂中氫元素的化合價為-1，該分解反應中氧化產物與還原產物的物質的量之比為3：2．
（3）儲氫還可借助有機物，如利用環(huán)己烷和苯之間的可逆反應來實現(xiàn)儲氫和脫氫：
（g）+3H₂（g） $?_{FeSO_{4}/Al_{2}O_{3}}^{高溫}$（g）
一定條件下，如圖所示裝置可實現(xiàn)有機物的電化學儲氫（忽略其他有機物）．

①A為電源的負極；氣體a是氧氣．
②C電極的電極反應式為C₆H₆+6H⁺+6e^-=C₆H₁₂．
（4）鎂鋁合金（Mg₁₇Al₁₂　）是一種潛在的儲氫材料，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Mg₁₇Al₁₂+17H₂=12Al+17MgH₂．得到的混合物Y（12Al+17MgH₂）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防止鎂、鋁被空氣氧化．
②在足量的HCl溶液中，混合物X能完全釋放出H₂．1molMg₁₇Al₁₂完全吸氫后得到的混合物X與上述鹽酸完全反應，釋放出H₂的物質的量為52mol．

Answer 1

分析 （1）鎂位于周期表的第三周期第ⅡA族；氯化鎂為離子化合物；根據氧化鎂具有較高的熔點，電解氧化鎂獲得鎂要消耗大量的電能；
（2）Mg（AlH₄）₂中Mg是+2價，Al是+3價，則H為-1價；根據題意，Mg（AlH₄）₂═MgH₂+2Al+3H₂↑，氧化產物與還原產物的物質的量之比為3：2；
（3）①根據圖知，苯中的碳得電子生成環(huán)己烷，則C作陰極，陰極上苯得電子和氫離子生成環(huán)己烷，D作陽極，所以A是負極、B是正極；
②陽極上生成氧氣，同時生成氫離子，陰極上苯得電子和氫離子反應生成環(huán)己烷；
（4）①鎂、鋁是親氧元素，易被氧氣氧化；
②釋放出的H₂ 包括Mg₁₇Al₁₂吸收的氫，還包括鎂、鋁和鹽酸反應生成的氫氣．

解答 解：（1）鎂位于周期表的第三周期第ⅡA族；氯化鎂為離子化合物，其電子式為；因為氧化鎂具有較高的熔點，電解氧化鎂獲得鎂要消耗大量的電能，所以用電解無水氯化鎂而不是氧化鎂獲得鎂，
故答案為：第三周期第ⅡA族；；消耗大量的電能；
（2）Mg（AlH₄）₂中Mg是+2價，Al是+3價，則H為-1價；根據題意，Mg（AlH₄）₂═MgH₂+2Al+3H₂↑，氧化產物與還原產物的物質的量之比為3：2；
故答案為：-1；3：2；
（3）①根據圖知，苯中的碳得電子生成環(huán)己烷，則C作陰極，陰極上苯得電子和氫離子生成環(huán)己烷，電極反應式為C₆H₆+6H⁺+6e^-=C₆H₁₂，D作陽極，所以A是負極、B是正極，陽極上氫氧根離子放電生成氧氣，故答案為：負極；氧氣；
②根據圖知，苯中的碳得電子生成環(huán)己烷，則C作陰極，陰極上苯得電子和氫離子生成環(huán)己烷，電極反應式為C₆H₆+6H⁺+6e^-=C₆H₁₂，故答案為：C₆H₆+6H⁺+6e^-=C₆H₁₂；
（4）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；
②1molMg₁₇Al₁₂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×$\frac{3}{2}$）mol=52mol，故答案為：52mol．

點評 本題考查較綜合，涉及常見金屬元素及其化合物主要性質、氧化還原反應的計算、化學平衡計算、電化學原理等，把握化學反應原理為解答的關鍵，側重分析、應用能力的考查，題目難度中等．