Question

（2012?江蘇一模）鎂及其合金廣泛應用于航空航天、交通、電池等行業，金屬鎂的制備方法主要有：
①電解無水氯化鎂法，②碳或碳化鈣熱還原法，③皮江法．
已知：

（1）寫出MgO（s）與CaC₂（s）作用生成Mg（g）及CaO（s）及C（s）的熱化學方程式：

CaC₂（s）+MgO（s）=CaO（s）+Mg（g）+2C（s），△H=（641.5-464.0）kJ/mol=177.5kJ/mol

．
（2）碳化鈣還原氧化鎂的文獻資料如表2
表2 還原劑的用量與溫度、保溫時間計MgO還原率

n（CaC2）/N（MgO）	還原溫度/℃	恒溫時間/h	還原率/%
1.1	1110	2.0	62
1.1	1150	2.0	80
1.1	1150	2.5	85
1.2	1000	2.0	33
1.2	1150	2.0	84
1.2	1150	2.5	88
1.3	1150	2.0	86
1.3	1150	2.0	88

實際生產中只采取恒溫2h，其主要原因是：

相同條件下延長保溫時間時，還原率增加不明顯，生成成本增大

；采用n（CaC₂）/n（MgO）配比為1.2，而不是1.3，其主要原因是：

相同條件下，還原劑配比由1.2升高到1.3，還原劑用量增大，還原率增加不明顯，生產成本增大

．
（3）用電解法制取鎂時，若原料氯化鎂含有水時，在電解溫度下，原料會形成Mg（OH）Cl，并發生電離反應：Mg（OH）Cl=Mg（OH）⁺+Cl^-．電解時在陰極表面會產生氧化鎂鈍化膜，此時陰極的反應式為

2Mg（OH）⁺+2e^-=MgO+H₂↑

．實驗室由MgCl₂?6H₂O制取無水氯化鎂可采用的方法是

在氯化氫氣流中加熱脫水

．
（4）我國目前生產金屬鎂主要用皮江法生產，其原料為白云石（MgCO₃?CaCO₃）的煅燒產物和硅鐵（含75%Si）．其生產原理為：
2CaO+2MgO（s）+Si（s）

1100-1250℃

真空

2Mg（g）+Ca₂SiO₄（s），采用真空操作除了能降低操作溫度外，還具有的優點是

防止硅和鎂被氧化，并提高金屬鎂的產率

．
（5）鎂/間-二硝基苯電池的裝置如圖所示，電池工作時鎂轉變為氫氧化鎂，間-二硝基苯則轉變為間-二苯胺．該電池正極的電極反應式為

．

Answer 1

分析：（1）根據蓋斯定律寫出其熱化學反應方程式；
（2）根據時間和還原率、生成成本之間的關系判斷；
（3）電解時陰極上得電子發生還原反應，氯化鎂易水解，應在氯化氫氣流中獲得其晶體；
（4）鎂和硅極易和氧氣反應生成氧化物；
（5）根據氫離子的移動方向知，碳棒是正極，正極上得電子發生還原反應．

解答：解：（1）MgO（s）+C（s）=CO（g）+Mg（g）△H=641.5kJ/mol①，CaO（s）+3C（s）=CaC₂（s）+CO（g）△H=464.0kJ/mol②，將方程式①-②得CaC₂（s）+MgO（s）=CaO（s）+Mg（g）+2C（s），△H=（641.5-464.0）kJ/mol=177.5kJ/mol，
故答案為：CaC₂（s）+MgO（s）=CaO（s）+Mg（g）+2C（s），△H=（641.5-464.0）kJ/mol=177.5kJ/mol；
（2）根據表格知，相同條件下，延長保溫時間時，還原率增加很少，時間延長導致生成成本增大，利潤減少；
相同條件下，還原劑配比由1.2升高到1.3時，還原劑的量增大，但還原率增加較少，導致生產成本增大，
故答案為：相同條件下延長保溫時間時，還原率增加不明顯，生成成本增大；相同條件下，還原劑配比由1.2升高到1.3，還原劑用量增大，還原率增加不明顯，生產成本增大；
（3）電解時陰極上得電子發生還原反應，電極反應式為：2Mg（OH）⁺+2e^-=MgO+H₂↑，氯化鎂中的鎂離子易水解，在干燥的HCl氣流中，抑制了MgCl₂水解，且帶走MgCl₂?6H₂O受熱產生的水汽，故能得到無水MgCl₂，
故答案為：2Mg（OH）⁺+2e^-=MgO+H₂↑；在氯化氫氣流中加熱脫水；
（4）鎂和硅都是親氧元素，所以鎂和硅極易和氧氣反應生成氧化物，為防止硅和鎂被氧化，并提高鎂的產率，采用真空操作，
故答案為：防止硅和鎂被氧化，并提高金屬鎂的產率；
（5）根據氫離子的移動方向知，碳棒是正極，正極上得電子發生還原反應，電極反應式為：，
故答案為：．

點評：本題涉及金屬的冶煉、蓋斯定律、電極反應式的書寫等知識點，會根據題給信息進行分析解答，難度不大．