1、专题2 从海水中获得的化学物质第二单元 钠、镁及其化合物第4课时 镁的提取和应用课时作业01课前自主学习02课堂互动探究03随堂基础巩固一、镁的提取自然界中的镁主要以态的形式存在于地壳和海水中。1先将海边大量存在的贝壳煅烧成石灰，并将石灰制成石灰乳。写出上述反应的有关化学方程式：。2将石灰乳加入海水沉淀池中，得到氢氧化镁沉淀，反应的化学方程式为。化合CaCO3=高温 CaOCO2；CaOH2O=Ca(OH)2Mg(OH)22HCl=MgCl22H2O3过滤，向氢氧化镁沉淀中加入盐酸发生中和反应，蒸发、结晶、过滤得到六水合氯化镁晶体。写出上述中和反应的化学方程式：。4将六水合氯化镁在一定条件下加
2、热生成无水氯化镁，电解熔融的氯化镁可以得到金属镁。电解氯化镁的化学方程式为。Mg(OH)22HCl=MgCl22H2OMgCl2(熔融)=通电 MgCl2二、镁的结构特点和化学性质1结构：Mg 的原子结构示意图为，易失去最外层的 2 个电子，Mg2eMg2，显价。22化学性质(1)与非金属单质的反应：2MgO2=点燃，MgCl2=点燃，3MgN2=点燃。(2)与氧化物反应：2MgCO2=点燃，Mg2H2O=(反应缓慢)。(3)与酸反应：(写离子方程式)。2MgOMgCl2Mg3N22MgOCMg(OH)2H2Mg2H=Mg2H2(4)反应现象：三、镁及其化合物的重要物理性质和用途1金属镁及镁合
3、金：镁是银白色固体，密度(1.74 gcm3)，熔点 645，沸点 1 090，是电和热的良导体；镁与铜、铝、锡、锰、钛等形成的许多(约含镁 80%)的密度只有 1.8 gcm3 左右，但硬度和强度都。2氧化镁的熔点(2 800)，是优质的材料。较小合金较大很高耐高温探究点一 从海水中提取镁1从海水中提取镁的工艺流程2有关步骤及化学方程式步骤化学方程式贝壳煅烧成石灰，并将石灰制成石灰乳CaCO3=高温 CaOCO2CaOH2O=Ca(OH)2石灰乳加入到海水沉淀池中，得到氢氧化镁沉淀Ca(OH)2MgCl2=Mg(OH)2CaCl2步骤化学方程式氢氧化镁与盐酸反应，蒸发结晶获得六水合氯化镁晶体
4、(MgCl26H2O)Mg(OH)22HCl6H2O=MgCl26H2O2H2O六水合氯化镁晶体在氯化氢气流中加热生成无水氯化镁MgCl26H2O=HClMgCl26H2O电解熔融的氯化镁得到金属镁MgCl2(熔融)=通电 MgCl2拓展：(1)氯化镁溶液中存在着可逆(水解)反应：MgCl22H2OMg(OH)22HCl(2)若在空气中加热 MgCl26H2O，生成的是 Mg(OH)Cl 或MgO：MgCl26H2O=Mg(OH)ClHCl5H2OMgCl26H2O=MgO2HCl5H2O(3)在 HCl 气流中，抑制了 MgCl2 水解，且带走 MgCl26H2O受热产生的水蒸气，故能得到无
5、水 MgCl2。在以海水为原料提取镁的过程中，采取哪些措施可以提高经济效益？提示：海水提取镁的工厂设在海边，需要的碱取自海边丰富的贝壳(CaCO3)，CaCO3 分解后产生的 CaO 再与水反应即得碱Ca(OH)2。电解 MgCl2 制镁时产生的氯气又可作为制盐酸的原料。制得的盐酸再跟 Mg(OH)2 反应而进入循环，提高了综合经济效益。【例 1】工业中“从海水中提取镁”的流程如下图所示：其步骤为：将海边大量的贝壳煅烧成石灰，并将石灰制成石灰乳；将石灰乳加入海水沉淀池中经过滤得到 Mg(OH)2 沉淀；在 Mg(OH)2 沉淀中加入盐酸得到 MgCl2 溶液，再经蒸发结晶得到 MgCl26H2
6、O；将 MgCl26H2O 在一定条件下加热得到无水 MgCl2；电解熔融的氯化镁可得到 Mg。请回答以下问题：(1)步骤中的蒸发是利用风吹日晒来完成的，而实验室中进行蒸发操作需要的主要仪器有_、_、酒精灯、铁架台等。(2)上述提取镁的流程中，在降低成本、减少污染方面做了一些工作，请写出其中一点：_。蒸发皿 玻璃棒电解产生的 Cl2 用于制取 HCl 气体(3)有同学认为：步骤后可加热 Mg(OH)2 得到 MgO，再电解熔融的 MgO 制取金属镁，这样可简化实验步骤。你同意该同学的想法吗？为什么？你的观点是_，理由是_。不同意因为 MgO 熔点很高，熔融时因耗费大量的能量而增加生产成本【思路
7、分析】解答此类流程图题，首先应理清流程中各步的作用，在此基础上，以所学化学基础知识为依托，对所设置的问题进行分析。【解析】(1)蒸发操作中用的仪器主要有铁架台、蒸发皿、玻璃棒、酒精灯。(2)电解过程中产生的 Cl2 对环境有污染，而生产过程中需用到盐酸，因此工业上将电解产生的 Cl2 用于制取HCl 气体。(3)因为 MgO 熔点很高，熔融时需耗费大量的能量而增加生产成本，综合经济效益较差，因此工业上不采取电解熔融的 MgO 来制取 Mg。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NaOHMg(OH)2通电 MgB海水 石灰乳Mg(OH)2HCl MgCl2
8、 溶液MgCl2(熔融)通电 MgC海水HCl MgCl2 溶液MgCl2 晶体通电 MgD海水石灰乳Mg(OH)2灼烧 MgO通电 MgB解析：海水中含有 Mg2，加入盐酸不能使 MgCl2 分离出来，C 项不合理；加入碱可生成 Mg(OH)2 沉淀：Mg2 2OH=Mg(OH)2，因为 Ca(OH)2 比 NaOH 廉价得多，考虑经济效益，A 项不合理；而 D 项是通过加热 Mg(OH)2 生成 MgO，由于MgO 熔点很高，很难熔融，考虑经济效益，B 项更合理。探究点二 镁的性质与应用1镁的物理性质银白色轻金属，密度为 1.74 gcm3，熔点为 648.8，沸点为 1 090，很软，具
9、有金属光泽。2镁的原子结构镁原子最外层有 2 个电子，在化学反应中镁原子容易失去最外层的 2 个电子形成镁离子。因此，镁是活泼的金属，可与活泼的非金属、酸等物质发生反应。3镁的化学性质(1)常温下与 O2 反应生成氧化膜，点燃燃烧：2MgO2=点燃 2MgO反应现象：剧烈燃烧，发出耀眼的白光，生成白色固体(MgO，熔点高可作耐火材料)。注意：.镁、铝等金属在常温下露置于空气中，表面生成了致密的氧化物保护膜，阻止了金属被进一步氧化。.做镁的性质实验时，应首先擦去金属表面的氧化膜。(2)与其他非金属反应：MgCl2=MgCl2 MgS=MgS3MgN2=点燃 Mg3N2Mg3N26H2O=3Mg(
10、OH)22NH3镁在常温下可与溴水反应，可使溴水褪色。(3)与 H2O 的反应：Mg2H2O=Mg(OH)2H2(反应较慢)Mg(OH)2 难溶于水，受热易分解。(4)与氧化物反应：2MgCO2=点燃 C2MgO注意：Mg、Na 等活泼金属能在 CO2 中燃烧，故活泼金属失火不能用干粉(CO2)灭火器灭火。(5)与非氧化性酸反应放出氢气：Mg2HCl=MgCl2H2MgH2SO4(稀)=MgSO4H2(6)与盐溶液反应：MgCuCl2=MgCl2CuMg2NH4Cl=MgCl22NH3H24镁的用途镁的合金用于火箭、导弹和飞机制造业等，镁常用来制耐火材料 MgO(熔点高达 2 800)。5与镁
11、的结构和性质相似的有铍(Be)、钙(Ca)、锶(Sr)、钡(Ba)、镭(Ra)等元素。原子结构中，最外层皆为 2 个电子，易失电子形成2 价离子。按铍、镁、钙、锶、钡、镭的顺序，还原性逐渐增强，对应离子的氧化性逐渐减弱，氧化物对应的水化物的碱性逐渐增强。1镁是活泼金属，故不具有抗腐蚀性，这句话正确吗？提示：不正确。镁是活泼的金属，易被氧化，但镁具有抗腐蚀性能。这是因为在常温下，镁在空气中与氧气反应，生成一层致密的氧化物薄膜，这层氧化物薄膜能够阻止金属继续被氧化，故镁有抗腐蚀性能。2CO2 真的是不能助燃吗？提示：CO2 对绝大多数可燃物是良好的灭火剂，但对具有强还原性的可燃物如 K、Ca、Na
12、、Mg 等却是助燃剂。3镁条着火时，如何灭火？提示：在加热条件下，镁与水反应较快，反应方程式为 Mg2H2O=Mg(OH)2H2。镁也能与二氧化碳反应生成氧化镁和碳，故镁条着火后，既不能用水也不能用二氧化碳灭火，而应用细沙来灭火。4镁在空气中燃烧，生成物为纯净物吗？提示：镁在空气中燃烧，除了可与空气中的 O2 反应生成MgO 外，还能与 N2、CO2 反应，生成 Mg3N2 和 C，为混合物。下表为镁在 O2、N2、CO2 中分别燃烧的现象：化学方程式现象2MgO2=点燃 2MgO剧烈燃烧，伴有明亮的火焰，耀眼的白光和白烟，瓶底有白色固体生成3MgN2=点燃 Mg3N2剧烈燃烧，发出暗红色火焰
13、，耀眼的白光和白烟，瓶底有淡黄色固体生成2MgCO2=点燃2MgOC剧烈燃烧，有明亮的火焰、耀眼的白光，伴有白烟，生成白色粉末，瓶壁上还有黑色的固体附着【例 2】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 2MgO2=点燃 2MgO 外，还能发生其他反应，写出反应的化学方程式_。N23Mg=点燃 Mg3N2,2MgCO2=点燃 2MgOC(2)镁条在氧气中燃烧的现象是_。(3)有同学认为空气中 N2 的质量分数最大，所以产物中氮化镁的质量分数最大。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
14、认识？_。剧烈燃烧，发出耀眼的白光，生成白色固体不是，因为 N2 比 O2 稳定燃烧不一定有氧气参加(5)若等质量的镁分别在足量 O2、N2、CO2 中燃烧，燃烧后固体的质量分别为 m1、m2、m3，则它们的大小顺序为_。【思路分析】物质的性质、浓度影响着反应的现象、产物及产物的量。本题应从 O2、N2、CO2 的性质及浓度来分析它们与 Mg 反应的产物及现象。m3m1m2【解析】镁是较活泼的金属，镁在空气中燃烧，产物较复杂。但产物中 MgO 最多，这是因为氧气最活泼。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。假设参加反应的镁都是 24 g，由 Mg 与 O2、N2、CO2 反应
15、的化学方程式可知，镁在三种气体中燃烧所得固体的质量分别为 40 g、1003 g、46 g，故有 m3m1m2。镁在空气里点燃可以燃烧，放出大量的热并发出耀眼的白光，生成白色的氧化镁，同时，镁还与空气中的另一种主要成分反应，生成少量的物质 A，气体 C 能够使湿润的红色石蕊试纸变蓝。已知 A 有下面一系列变化：(1)写出 A、C、D 的化学式：A、C、D。(2)写出下列反应的化学方程式：；。Mg3N2NH3Mg(OH)2Mg3N28HCl=3MgCl22NH4ClMgCl2 2NaOH=Mg(OH)2 2NaCl，NH4ClNaOH=NaClH2ONH3解析：镁在空气里燃烧时，主要和氧气反应生
16、成 MgO，还可以和氮气反应生成 Mg3N2，所以 A 为 Mg3N2。Mg3N2 和盐酸反应得到的溶液 B 中一定含有 Mg2和 Cl，所以沉淀 D 一定是Mg(OH)2；能够使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体是 NH3，NH4能够和 NaOH 溶液反应放出 NH3，所以溶液 B 中还含有 NH4，即它为 MgCl2 和 NH4Cl 的混合物。1下列关于镁元素及其单质的说法中，不正确的是()A镁在常温下能与氧气反应，生成氧化镁保护膜B镁在自然界中只有化合态，没有游离态C镁能在氯气、二氧化碳中燃烧，这说明不只是氧气才有助燃性D镁的化学性质很活泼，能与 O2、Cl2、N2 及酸、碱发生反应D解析：镁
17、、铝在常温下能与 O2 反应生成氧化物薄膜，阻止金属进一步与 O2 反应；镁的化学性质比较活泼，在自然界中以化合态存在；Mg 不能与碱发生反应，故 D 错误。2镁粉是焰火、闪光粉中不可缺少的原料，工业制造镁粉是将镁蒸气在气体中冷却，下列可作为冷却气的是()空气 CO2 Ar H2 N2ABCDC解析：由于镁很活泼，是还原性很强的金属，加热时能与许多气体物质反应，如空气中的氧气、二氧化碳、氮气等，但不与氢气和稀有气体反应。3(双选)下列有关镁的说法正确的是()A镁被誉为国防金属，其原因是质轻，镁合金强度高、机械性能好B金属镁在 CO2 中燃烧，表现了镁的强氧化性C镁是制造焰火、闪光粉的材料D镁易
18、与冷水反应，生成氢气AC解析：金属镁在 CO2 中燃烧，表现了镁的强还原性；镁与冷水不反应，镁可与热水反应生成氢气。4下列化学反应，在从海水中提取镁的过程中不会涉及的是()AMgCl2Ca(OH)2=Mg(OH)2CaCl2BMg(OH)22HCl=MgCl22H2OCMg(OH)2=MgOH2ODMgCl2(熔融)=通电 MgCl2C解析：由海水提取金属镁涉及的反应按先后顺序为：CaCO3=高温 CaOCO2、CaOH2O=Ca(OH)2、MgCl2Ca(OH)2=Mg(OH)2CaCl2、Mg(OH)22HCl=MgCl22H2O、MgCl26H2O=HClMgCl26H2O、MgCl2(
19、熔融)=通电MgCl2，没有涉及选项 C 中的反应。5下列有关镁及其化合物的离子方程式书写正确的是()AMgCO3 与盐酸反应：CO23 2H=CO2H2OBMg(OH)2 与 H2SO4 反应：Mg22OH2HSO24=MgSO42H2OC镁与醋酸反应：Mg2H=Mg2H2D工业上以海水为原料制备 Mg(OH)2：Ca(OH)2Mg2=Mg(OH)2Ca2D解析：MgCO3、Mg(OH)2 是难溶物不能拆，A、B 错；CH3COOH 是难电离物质，不能拆，C 错。6海水的综合利用可以制备金属镁，其流程如下所示：(1)海水提镁要用到海滩上的贝壳。贝壳的作用是，贝壳所经历变化的化学方程式为。(2)Mg(OH)2 沉淀中混有的 Ca(OH)2 应怎样除去？写出实验步骤：。解析：Mg(OH)2 比 Ca(OH)2 更难溶，在沉淀中加入 MgCl2溶液，Ca(OH)2 会转化成为 Mg(OH)2。转化为 Ca(OH)2，提供反应所需的碱CaCO3=高温 CaOCO2，CaOH2O=Ca(OH)2加入 MgCl2 溶液，充分搅拌，过滤，沉淀用水洗涤
