鎂合金儲氫材料成近兩年高考新寵

潘紅梅

摘 ? ?要： 本文針對近兩年江蘇高考化學試題，分析有關(guān)鎂合金素材的特點，并在此基礎(chǔ)上得出對高三復習的幾點啟示。

關(guān)鍵詞： 江蘇高考 ? ?試題分析 ? ?復習啟示 ? ?學科思想

由于鎂合金密度小、儲氫量大、理論儲氫質(zhì)量分數(shù)高，已成目前儲氫材料研究的主要熱點之一，同時成為高考的新寵，僅江蘇高考就連續(xù)兩年（2011和2012年）以儲氫材料為載體進行考查。筆者以江蘇近兩年高考第20題為例，希望對高三復習有所幫助。

一、試題分析

1.（2012江蘇高考第20題，部分）鎂鋁合金（Mg■Al■）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(zhì)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Mg■Al■+17H■==17MgH■+12Al。得到的混合物Y（17MgH■+12Al）在一定條件下可釋放出氫氣。

圖8

①熔煉制備鎂鋁合金（Mg■Al■）時通入氬氣的目的是防止Mg、Al在熔煉過程中被氧氣氧化。

②在6.0mol·L■HCl溶液中，混合物Y能完全釋放出H■。1molMg■Al■完全吸氫后得到的混合物Y與上述鹽酸完全反應，釋放出H■的物質(zhì)的量為52mol。

③在0.5mol·L■NaOH和1.0mol·L■MgCl■溶液中，混合物Y均只能部分放出氫氣，反應后殘留固體物質(zhì)的X■射線衍射譜圖如圖8所示（X-射線衍射可用于判斷某晶態(tài)物質(zhì)是否存在，不同晶態(tài)物質(zhì)出現(xiàn)衍射峰的衍射角不同）。在上述NaOH溶液中，混合物Y中產(chǎn)生氫氣的主要物質(zhì)是Al（填化學式）。

解析：該題考查的是儲氫材料制備方法和釋放氫氣的化學過程。解題的關(guān)鍵在于能快速提取有效信息，再根據(jù)所學知識進行分析判斷，最后得出相應的結(jié)論。引導學生分析如下：

第①題雖然我們不知道儲氫材料的制備方法，但是知道氬氣是惰性氣體，通常用做保護氣，所以很快能得出結(jié)論：通入氬氣的目的是防止Mg、Al在熔煉過程中被氧氣氧化。在實際工業(yè)生產(chǎn)中儲氫合金制備方法就是將經(jīng)過粉碎或研磨后的粉料按一定比例充分混合，壓成薄片，然后在一定溫度下用Ar氣保護，得到最終所需。

第②題要準確計算釋放氫氣的量，最根本的就是明白本小題涉及的化學反應。即Mg■Al■+17H■=17MgH■+12Al、12Al+36HCl=12AlCl■+18H■、17MgH■+34HCl=17MgCl■+34H■。對于最后一個反應學生應該能類推到NaH的性質(zhì)，NaH是中學階段最常見的金屬氫化物，在金屬氫化物中H的化合價只能為-1價，此時處于最低價，具有很強的還原性。根據(jù)氧化還原反應規(guī)律，當其遇到+1價氫立即生成H■，類似的還有NaBH■。

其實化學基礎(chǔ)好點的學生在本小題并不用寫出相關(guān)反應，就可以直接找出相關(guān)物質(zhì)間的如下關(guān)系：

從而節(jié)省解題時間。

第③題只要求會讀懂圖像和提取題目中的有用信息?；旌衔颵與0.5mol·L■NaOH反應后在不同衍射角時衍射峰強度，判斷出反應后殘留的晶態(tài)物質(zhì)為MgH■和Al（OH）■，所以產(chǎn)生氫氣的主要物質(zhì)是Al。恰好符合書本所學知識。

評析：本題以儲氫材料為命題素材，主要考查Al、-1價H的化學性質(zhì)和考生對圖像的識別能力。解答有關(guān)元素化合物知識這類題，要能準確迅速地書寫出化學反應方程式，對于圖像類題型，要先觀察圖像的橫縱坐標及曲線的意義，然后從題目提取出重要信息。

例2.（2011江蘇高考第20題，部分）Mg■Cu是一種儲氫合金。350℃時，Mg■Cu與H■反應，生成MgCu■和僅含一種金屬元素的氫化物（其中氫的質(zhì)量分數(shù)為0.077）。Mg■Cu與H■反應的化學方程式為2Mg■Cu+3H■=MgCu■+3MgH■

解析：該題常規(guī)解法是首先確定氫化物的化學式，由于只有兩種金屬形成的氫化物只能為XH■（X為金屬），根據(jù)氫化物氫的質(zhì)量分數(shù)為0.077，列計算式：

2/0.077-2=24，所以該氫化物為MgH■。當然細心的同學通過觀察能快速確定氫化物，反應前Mg∶Cu=2∶1反應后Mg∶Cu=1∶2，相當于Mg少了，所以只能是MgH■。

評析：此題以儲氫為背景考查確定化學式的簡單方法，也是有機化學中確定有機化合物最簡式的常用化學思想。

二、對高考復習的啟示

通過對近兩年江蘇高考的分析，筆者覺得對高三化學復習有很大的幫助和啟示。

1.注重學科思想創(chuàng)建

任何一門獨立學科都有其區(qū)別于其他學科獨特的思想方法，表現(xiàn)在分析問題的著眼點、解決問題的方法和處理手段等方面?；瘜W思想既是一種指導思想和普遍適用的方法，又是解決化學問題的基本思路和方法。在高三復習中，仍然要重視學生用化學思想方法思考和解決問題的能力培養(yǎng)，只有在徹底掌握本學科思想方法的基礎(chǔ)上，才有可能使書本知識真正轉(zhuǎn)化為自己的知識。

2.關(guān)注知識系統(tǒng)性的建立

元素化合物知識由于知識點繁多、相關(guān)性低，使學生倍感頭疼。針對這一問題，在元素化合物知識復習時盡量采用網(wǎng)絡(luò)圖形式，幫助學生建立知識間的聯(lián)系。如中學階段重要的Na、Al、Fe及其化合物的相互轉(zhuǎn)化可以用如下網(wǎng)絡(luò)圖幫助學生記憶、理解和掌握。

3.改變學生的思想認識

以鎂合金儲氫材料為背景，體現(xiàn)高考命題緊密聯(lián)系生產(chǎn)、生活實際的指導思想，試類題的特點是“起點高，落點低”，然而包含的學科知識很基礎(chǔ)。上述是近兩年江蘇高考，雖說簡單但是得分普遍不高，究其原因有相當一部分同學懶得計算，認為太花時間不值得（平時練習少，很多學生感覺時間不夠用）。另外，還有少數(shù)學生審題不清，書寫不規(guī)范。觀察近幾年高考題就可以看出對學生計算能力部分的要求降低了很多，有的小題很容易得分，要想輕松過B就要先改變學生的錯誤認識。

參考文獻：

[1]王春.高考化學工藝流程題的選材特點分析及復習啟示.中學化學教學參考，2012（4）：59-61.