(2012?江蘇一模)鎂及其合金廣泛應(yīng)用于航空航天、交通、電池等行業(yè),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CaC
2(s)作用生成Mg(g)及CaO(s)及C(s)的熱化學(xué)方程式:
CaC2(s)+MgO(s)=CaO(s)+Mg(g)+2C(s),△H=(641.5-464.0)kJ/mol=177.5kJ/mol
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(xiàn)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(shí)際生產(chǎn)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
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(CaC
2)/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(chǎn)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(chǎn)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(fā)生電離反應(yīng):Mg(OH)Cl=Mg(OH)
++Cl
-.電解時在陰極表面會產(chǎn)生氧化鎂鈍化膜,此時陰極的反應(yīng)式為
2Mg(OH)++2e-=MgO+H2↑
2Mg(OH)++2e-=MgO+H2↑
.實(shí)驗室由MgCl
2?6H
2O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
在氯化氫氣流中加熱脫水
.
(4)我國目前生產(chǎn)金屬鎂主要用皮江法生產(chǎn),其原料為白云石(MgCO
3?CaCO
3)的煅燒產(chǎn)物和硅鐵(含75%Si).其生產(chǎn)原理為:
2CaO+2MgO(s)+Si(s)
2Mg(g)+Ca
2SiO
4(s),采用真空操作除了能降低操作溫度外,還具有的優(yōu)點(diǎn)是
防止硅和鎂被氧化,并提高金屬鎂的產(chǎn)率
防止硅和鎂被氧化,并提高金屬鎂的產(chǎn)率
.
(5)鎂/間-二硝基苯電池的裝置如圖所示,電池工作時鎂轉(zhuǎn)變?yōu)闅溲趸V,間-二硝基苯則轉(zhuǎn)變?yōu)殚g-二苯胺.該電池正極的電極反應(yīng)式為
.