2019高中化学 专题2第二单元 钠、镁及其化合物 第4课时 镁的提取及应用学案 苏教版必修1.doc

- 1 -第第 4 4 课时课时 镁的提取及应用镁的提取及应用学习目标定位 1.了解从海水中提取镁的原理和过程。2.掌握镁及其化合物的性质和用途。一、从海水中提取镁1工艺流程2相关反应的方程式(1)分解贝壳制取氢氧化钙：CaCO3CaOCO2；=高温CaOH2O=Ca(OH)2。(2)沉淀镁离子：Mg22OH=Mg(OH)2。(3)制备氯化镁：Mg(OH)22HCl=MgCl22H2O。(4)制取金属镁：MgCl2(熔融)MgCl2。=通电由 MgCl2·6H2O 加热制取无水 MgCl2时，要不断通入干燥的 HCl 气体，防止 MgCl2水解生成MgOH2。例 1 镁及其合金是一种用途很广的金属材料，目前世界上 60%的镁是从海水中提取的。某学校课外兴趣小组从海水晒盐后的盐卤(主要含 Na、Mg2、Cl、Br等)中模拟工业生产来提取镁，主要过程如下：- 2 -回答下列问题：(1)工业上从盐卤中获取 Mg(OH)2用石灰乳而不用 NaOH 溶液的原因是_。(2)从过程得到的 Mg(OH)2沉淀中混有少量的 Ca(OH)2，除去少量 Ca(OH)2的方法是先将沉淀加入到盛有_溶液的烧杯中，充分搅拌后经_、_(填操作方法)可得纯净的 Mg(OH)2。(3)下图是该兴趣小组设计进行过程的实验装置图：其中装置 A 的作用是_。(4)写出过程中发生反应的化学方程式：_。答案 (1)石灰乳原料丰富，成本低 (2)MgCl2(或氯化镁) 过滤 洗涤 (3)制备干燥的HCl 气体(4)MgCl2(熔融)MgCl2=通电解析 (1)工业原料要廉价易得。(2)加入 MgCl2，电离出 Mg2抑制 Mg(OH)2溶解，使 Ca(OH)2溶解，然后过滤、洗涤得纯净的 Mg(OH)2。(3)浓硫酸具有吸水性，浓盐酸具有挥发性，则装置 A 的作用是制备干燥的 HCl 气体。知识拓展(1)使 MgCl2·6H2O 失去结晶水应在 HCl 气流中加热，所以最后应接吸收 HCl 气体的装置，如图所示：(2)电解熔融 MgCl2产生的 Cl2可以用来制取盐酸，以达到废物循环利用的目的。例 2 某中学化学兴趣小组设计了四种从海水中提取镁的工艺流程，你认为合理的是( )A海水Mg(OH)2MgNaOH电解B海水Mg(OH)2MgCl2Mg熟石灰HCl电解C海水MgCl2MgHCl电解- 3 -D海水MgCl2MgCl2电解答案 B解析 沉淀海水中的 Mg2宜选廉价的熟石灰，电解 Mg(OH)2不能得到 Mg，A 项错误；海水中加入 HCl(或盐酸)或 Cl2不能得到 MgCl2，C、D 项错误。二、镁的性质及其应用1镁的原子结构镁的原子结构示意图为，原子最外层有 2 个电子，在化学反应中容易失去最外层电子，形成镁离子。2镁的物理性质镁是银白色金属，密度较小，熔点高，硬度大，易传热，导电。3镁的化学性质(1)镁与酸反应把一小段擦去氧化膜的镁条放入一定量的稀硫酸中，现象是镁条上有气泡产生。反应的化学方程式为 MgH2SO4=MgSO4H2。离子方程式为 Mg2H=Mg2H2。(2)镁与二氧化碳反应把点燃的镁条放入盛有二氧化碳气体的集气瓶里(集气瓶底部要放一些细沙，如图)，观察现象。实验现象：镁条继续剧烈燃烧，发出耀眼的白光，伴有白烟，生成白色粉末，在瓶的内壁还有黑色的物质附着。实验结论：在点燃(或高温)条件下，镁与二氧化碳反应，化学方程式：2MgCO22MgOC。=点燃问题讨论：集气瓶底部要放一些细沙的作用是防止反应产生的高温固体落下使集气瓶炸裂。(3)镁与非金属单质反应与氧气反应的方程式：2MgO22MgO；=点燃与氮气反应的方程式：3MgN2Mg3N2。=点燃- 4 -4镁的用途(1)镁合金制造火箭、导弹和飞机的部件。(2)制造信号弹和焰火。(3)氧化镁是优质的耐高温材料。- 5 -镁是一种较活泼的金属，具有较强的还原性。可以与非金属单质、水、酸、盐以及某些氧化物反应。例 3 已知镁能在 O2、N2、CO2中燃烧生成相应的化合物。试回答下列问题：(1)镁在空气中燃烧，除发生反应 N23MgMg3N2外，还能发生其他反应，写=点燃出反应的化学方程式：_。(2)镁条在氧气中燃烧时看到的现象是_。(3)有同学认为空气中氮气含量最大，所以产物中氮化镁含量最大。事实上是这样吗？为什么？(4)通过镁在空气中燃烧这一事实，你对燃烧这一概念有何新的认识？答案 (1)2MgO22MgO,2MgCO22MgOC=点燃=点燃(2)剧烈燃烧，发出耀眼的白光，生成大量白烟(3)不是，因为氧气比氮气活泼。(4)燃烧不一定有氧气参加。解析 镁是较活泼金属，镁在空气中燃烧，产物较复杂。但产物中 MgO 最多，这是由于氧气比 N2、CO2活泼所致。燃烧是剧烈的发光发热的氧化还原反应，不一定有氧气参加。镁及其化合物间的转化关系1镁被誉为“国防金属” 。金属镁的下列性质不属于物理性质的是( )A良好的可塑性 B良好的延展性C良好的导电性、传热性 D反应中易失去电子答案 D2(2018·定海一中期中)镁在 CO2含量较多的空气里燃烧的产物是( )- 6 -AMgO BMgO 和 CCMgO、Mg3N2 DMgO、Mg3N2 和 C答案 D解析 镁能与氧气反应生成氧化镁，与氮气反应生成氮化镁，与 CO2反应生成碳和氧化镁，因此镁在 CO2含量较多的空气里燃烧的产物是 MgO、Mg3N2和 C。30.1 mol 镁粉分别在足量的 O2、CO2、N2中燃烧，生成的固体的质量依次为m1、m2、m3，下列关系式正确的是( )Am2>m1>m3 Bm1m2>m3Cm1m2m3 Dm3>m2>m1答案 A解析 有关反应的化学方程式依次为 2MgO22MgO；2MgCO2=点燃2MgOC；3MgN2Mg3N2，根据反应方程式易知 0.1 mol Mg=点燃=点燃分别在足量的 O2、CO2、N2中燃烧后，固体的质量分别增加 1.6 g、2.2 g、0.93 g。4海水中含有 MgCl2，是镁的重要来源之一。从海水中提取镁，可以按照如下步骤：把贝壳制成石灰乳；在引入的海水中加入石灰乳，沉降、过滤、洗涤沉淀物；将沉淀物与盐酸反应，结晶、过滤、干燥产物；将所得产物熔融后电解。关于提取镁，下列说法不正确的是( )A此法的优点之一是原料来源丰富B进行步操作的目的是从海水中提取 MgCl2C第步电解会产生 Cl2D以上提取镁的过程中涉及到的反应有分解反应、化合反应和置换反应答案 D解析 利用海水和贝壳原料来源丰富。步用于生成 Ca(OH)2，包括分解和化合两个反应，步用于生成 Mg(OH)2，为复分解反应，步用于制备 MgCl2，也是复分解反应，步为电解熔融 MgCl2得到镁，为分解反应。5下列化学反应，在从海水中提取金属镁的过程中，不会涉及的是( )AMg22OH=Mg(OH)2BMg(OH)22HCl=MgCl22H2OCMg(OH)2MgOH2O=加热DMgCl2MgCl2=通电答案 C- 7 -6海水提镁的主要流程如下：下列说法正确的是( )试剂 M 是盐酸 流程中的反应全部都是非氧化还原反应 操作 b 只是过滤 用海水晒盐后的饱和溶液加石灰乳制 Mg(OH)2 电解熔融 MgCl2比电解熔融的 MgO 制金属镁更节约能量A BC D答案 D解析 电解无水氯化镁的反应属于氧化还原反应，因此是错误的。操作 b 应是结晶、过滤、干燥，因此是错误的。对点训练题组一 镁的提取1用电解熔融氯化镁而不用电解氧化镁制金属镁，可能的原因是( )A易制得 MgCl2，不易制得氧化镁B熔融氧化镁不能被电解C氧化镁熔点比氯化镁熔点高得多D电解熔融氧化镁耗电少答案 C2工业上制取镁粉是将镁蒸气在某气体中冷却，下列可作冷却剂的是( )ACO2 B空气 CH2O DH2答案 D解析 Mg 具有强还原性，可与 CO2、O2、H2O(g)、N2反应。3舟山群岛新区是中国首个以海洋经济为主题的国家级新区。下列说法正确的是( )A从海水中提取溴单质的过程中涉及氧化还原反应B从海带中提取碘单质的过程中只涉及复分解反应C从海水中提取镁单质的过程中涉及置换反应D从海水中提取氯化钠的过程中涉及化学反应- 8 -答案 A解析 从海水中提取单质溴，通常是用氯气氧化溴离子生成溴单质，然后鼓入热空气或水蒸气，使溴从溶液中挥发出来，冷凝后得到粗溴，涉及氧化还原反应，A 项正确；从海带中提取单质碘，主要反应过程是 II2，涉及氧化还原反应，不涉及复分解反应，B 项错误；氧化剂从海水中提取镁单质，通常将熟石灰加入海水或卤水中，沉淀出氢氧化镁，氢氧化镁与盐酸反应生成氯化镁，电解熔融状态的氯化镁，就能制得金属镁，没有涉及置换反应，C 项错误；海水蒸发制氯化钠的过程是利用氯化钠的溶解度随温度变化不大，蒸发水得到氯化钠晶体，是物理变化，D 项错误。4从海水中提取镁的工艺流程可表示如下：下列说法不正确的是( )A用此法提取镁的优点之一是原料来源丰富B直接电解 MgCl2溶液也可以得到镁单质C步骤用到的实验仪器有蒸发皿、酒精灯、玻璃棒、三脚架等D上述工艺流程中涉及化合、分解和复分解反应答案 B5海洋约占地球表面积的 71%，对其进行开发利用的部分流程如图所示。下列说法错误的是( )A试剂 1 可以选用石灰乳B从苦卤中提取 Br2反应的离子方程式为 2BrCl2=2ClBr2C工业上，电解熔融 MgO 冶炼金属镁可减小能耗D可用 BaCl2溶液除去粗盐中的 SO24答案 C解析 A 项，煅烧贝壳得到 CaO，将 CaO 溶于水得到石灰乳，石灰乳和镁离子反应生成氢氧化镁沉淀，试剂 1 可选用石灰乳，正确；B 项，氯气能将溴离子氧化为溴单质，反应的离子方程式为 2BrCl2=2ClBr2，正确；C 项，氧化镁熔点很高，氯化镁熔点较氧化镁低，- 9 -电解氧化镁冶炼镁成本增加，不正确；D 项，氯化钡和硫酸根离子反应生成难溶性的硫酸钡，且氯离子不是杂质离子，正确。题组二 镁的性质和用途6镁在生产生活中应用广泛，下列用途与镁的还原性无关的是( )A制作闪光粉B镁合金用来制造火箭的部件C用镁从熔融的四氯化钛中提取钛D制作焰火答案 B7分析镁在空气中的燃烧产物，肯定不存在的物质是( )AC BMgO CMgCO3 DMg3N2答案 C解析 空气中有 N2、O2、CO2等，而金属镁可以和上述物质反应，故产物中可能有碳、氧化镁、氮化镁，而不可能有 MgCO3。8等质量的镁分别在足量的 CO2、O2中燃烧，有关叙述正确的是( )A在 CO2中固体产物质量大B在 O2中产生的 MgO 多C氧化剂与还原剂物质的量之比都是 21D反应中都是氧元素被还原答案 A解析 1 mol Mg 分别在足量 CO2、O2中燃烧，固体产物质量分别为 46 g、40 g，均消耗 0.5 mol 气体。91.0 g 镁在氧气中燃烧后增重 0.64 g，但在空气中燃烧时增重不足 0.64 g，其原因可能是( )A空气中镁燃烧肯定不完全B空气中部分镁与 CO2反应C空气中部分镁与 N2反应D空气中部分镁与水蒸气反应答案 C解析 相同质量的 Mg 在 O2、N2、CO2中燃烧所得固体的质量由少到多的顺序为 N2b Ba<bCab D无法确定答案 C解析 2Na2H2O=2NaOHH2 溶液增重2 mol 44 gMg2HCl=MgCl2H2 溶液增重1 mol 22 g可见，消耗 0.5 mol Na 和 0.5 mol Mg，两溶液增重各 11 g，因m1m2，故 ab。- 11 -综合强化 13海水是一个巨大的资源宝库，下图是从海水中提取镁的流程图。(1)中，属于氧化还原反应的是_(填序号)。(2)请写出反应的离子方程式：_。(3)在用上述方法提镁的过程中，采取了哪些措施来提高经济效益？_；_。答案 (1)(2)Mg(OH)22H=Mg22H2O(3)氯气等原料循环再利用 就地取材，利用贝壳制氧化钙解析 (1)从图上可以看出，反应均无化合价变化，另外，反应为氢氧化钙与氯化镁反应，为氢氧化镁与稀盐酸反应，为电解熔融状态的氯化镁制镁，只有有化合价变化。(2)离子方程式为 Mg(OH)22H=Mg22H2O。(3)为了充分利用原料，上述电解氯化镁得到的氯气循环到盐酸厂用于制盐酸；另外，利用贝壳为原料制取氧化钙，既节约了原料，又节约了运输成本。14镁及其合金是一种用途很广的金属材料，海水中富含 Mg2的化合物，目前世界上 60%的镁是从海水中提取的。主要步骤如下：(1)为了使 MgCl2完全转化为 Mg(OH)2，可以加入过量试剂，试剂最好选用_(填化学式)。(2)加入试剂后，能够分离得到 Mg(OH)2沉淀的方法是_。(3)试剂可以选用_，其反应的离子方程式为_。(4)无水 MgCl2在熔融状态下，通电后会产生 Cl2和 Mg，写出该反应的化学方程式：- 12 -_。答案 (1)Ca(OH)2 (2)过滤(3)盐酸 Mg(OH)22H=Mg22H2O(4)MgCl2(熔融)MgCl2=通电解析 (1)使 MgCl2完全转化为 Mg(OH)2，可以加入 Ca(OH)2、KOH、NaOH 和 Ba(OH)2等碱，由于 Ca(OH)2可以用海边大量的贝壳制得而且价廉，所以试剂最好选用 Ca(OH)2。(2)从溶液中分离出固体可以采用过滤的方法。(3)将 Mg(OH)2沉淀转化为 MgCl2溶液，可以加入盐酸，其反应的离子方程式为 Mg(OH)22H=Mg22H2O。15(2018·诸暨中学段考)在标准状况下进行甲、乙、丙三组实验，三组实验均各取 30 mL同浓度的盐酸溶液，加入同一种镁铝合金粉末，产生气体，有关数据如表：实验序号甲乙丙合金质量/mg255385459生成气体体积/mL280336336(1)乙组实验中，盐酸_(填“过量” “适量”或“不足量”)。(2)盐酸的物质的量浓度为_。(3)要计算合金中镁、铝的物质的量之比，题中可作为计算依据的数据是_(填“甲组”“乙组”或“丙组”)，求得的镁、铝的物质的量之比是_。答案 (1)不足量 (2)1 mol·L1 (3)甲组 11解析 (1)盐酸体积一定，乙中合金质量小于丙中合金质量，且乙、丙生成气体体积相等，说明乙、丙中盐酸完全反应，生成 336 mL 氢气需要金属的质量为 0.255 g×0.306 g，336 mL280 mL故乙中金属过量，盐酸不足量。(2)盐酸完全反应生成氢气 336 mL，氢气的物质的量为0.015 mol，根据氢元素守恒可知 n(HCl)2n(H2)2×0.015 mol0.03 mol，故0.336 L22.4 L·mol1盐酸的物质的量浓度为1 mol·L1。(3)甲中盐酸有剩余，金属完全反应，此时生成0.03 mol0.03 L氢气 280 mL，故可以根据甲组数据计算金属的物质的量之比，令镁、铝的物质的量分别为 x mol、y mol，根据二者质量可知 24x27y0.255，根据电子转移守恒有 2x3y×2，0.2822.4联立方程解得：x0.005、y0.005，故合金中镁与铝的物质的量之比为 0.005 mol0.005 mol11。