2018-2019版高中化學 專題2 從海水中獲得的化學物質(zhì) 第二單元 鈉、鎂及其化合物 第4課時學案 蘇教版必修1.doc
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第4課時 鎂的提取及應用 [學習目標定位] 1.了解從海水中提取鎂的原理和過程。2.掌握鎂及其化合物的性質(zhì)和用途。 一、從海水中提取鎂 從海水中提取鎂，步驟如下： (1)煅燒海邊貝殼(石灰石)，制成石灰乳。反應的化學方程式為__________________________， ________________________________________________________________________。 (2)將石灰乳加入到海水沉淀池中，得到氫氧化鎂沉淀。反應的化學方程式為______________ ________________________________________________________________________。 (3)將氫氧化鎂與鹽酸反應，化學方程式為_________________________________________ ________________________________________________________________________， 離子方程式為_______________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 所得溶液蒸發(fā)結(jié)晶可獲得六水合氯化鎂晶體(MgCl26H2O)，然后在HCl氣流中加熱，轉(zhuǎn)化成無水氯化鎂。反應的化學方程式為__________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)電解熔融氯化鎂制得金屬鎂。反應的化學方程式為 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案 (1)CaCO3CaO＋CO2↑ CaO＋H2O===Ca(OH)2 (2)MgCl2＋Ca(OH)2===Mg(OH)2↓＋CaCl2 (3)Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O Mg(OH)2＋2H＋===Mg2＋＋2H2O MgCl26H2OMgCl2＋6H2O (4)MgCl2Mg＋Cl2↑ 從海水中提取鎂的流程 【例1】 鎂及其合金是一種用途很廣的金屬材料，目前世界上60%的鎂是從海水中提取的。某學校課外興趣小組從海水曬鹽后的鹽鹵(主要含Na＋、Mg2＋、Cl－、Br－等)中模擬工業(yè)生產(chǎn)來提取鎂，主要過程如下： 回答下列問題： (1)工業(yè)上從鹽鹵中獲取Mg(OH)2用石灰乳而不用NaOH溶液的原因是___________________ ________________________________________________________________________。 (2)從過程①得到的Mg(OH)2沉淀中混有少量的Ca(OH)2，除去少量Ca(OH)2的方法是先將沉淀加入到盛有__________溶液的燒杯中，充分攪拌后經(jīng)________、________(填操作方法)可得純凈的Mg(OH)2。 (3)下圖是該興趣小組設(shè)計進行過程③的實驗裝置圖： 其中裝置A的作用是_____________________________________________________。 (4)寫出過程④中發(fā)生反應的化學方程式__________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案 (1)石灰乳原料豐富，成本低 (2)MgCl2(或氯化鎂) 過濾 洗滌 (3)制備干燥的HCl氣體 (4)MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑ 解析 (1)工業(yè)原料要廉價易得。(2)加入MgCl2，電離出Mg2＋抑制Mg(OH)2溶解，使Ca(OH)2溶解，然后過濾、洗滌得純凈的Mg(OH)2。(3)濃硫酸具有吸水性，濃鹽酸具有揮發(fā)性，則裝置A的作用是制備干燥的HCl氣體。 知識拓展 (1)使MgCl26H2O失去結(jié)晶水應在HCl氣流中加熱，所以最后應接吸收HCl氣體的裝置，如右圖所示： (2)電解熔融MgCl2產(chǎn)生的Cl2可以用來制取鹽酸，以達到廢物循環(huán)利用的目的。 二、鎂的性質(zhì)及其應用 1．把一小段擦去氧化膜的鎂條放入一定量的稀硫酸中，現(xiàn)象是鎂條上有氣泡產(chǎn)生，反應的化學方程式為Mg＋H2SO4===MgSO4＋H2↑，離子方程式為Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑。 2．把點燃的鎂條放入盛有二氧化碳氣體的集氣瓶里(集氣瓶底部要放一些細沙，如右圖)，觀察現(xiàn)象。 (1)實驗現(xiàn)象：鎂條繼續(xù)劇烈燃燒，發(fā)出耀眼的白光，伴有白煙，生成白色粉末，在瓶的內(nèi)壁還有黑色的物質(zhì)附著。 (2)實驗結(jié)論：在點燃(或高溫)條件下，鎂與二氧化碳反應，化學方程式：2Mg＋CO22MgO＋C。 (3)問題討論：集氣瓶底要放一些細沙的作用是防止反應產(chǎn)生的高溫固體落下使集氣瓶炸裂。 3．鎂在空氣中燃燒時，除與O2反應外，還可與N2反應，化學方程式為3Mg＋N2Mg3N2。 鎂的轉(zhuǎn)化關(guān)系 【例2】 已知鎂能在O2、N2、CO2中燃燒生成相應的化合物。試回答下列問題： (1)鎂在空氣中燃燒，除發(fā)生反應N2＋3MgMg3N2外，還能發(fā)生其他反應，寫出反應的化學方程式：_____________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)鎂條在氧氣中燃燒時看到的現(xiàn)象是_____________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)有同學認為空氣中氮氣含量最大，所以產(chǎn)物中氮化鎂含量最大。事實上是這樣嗎？為什么？ (4)通過鎂在空氣中燃燒這一事實，你對燃燒這一概念有何新的認識？ 答案 (1)2Mg＋O22MgO,2Mg＋CO22MgO＋C (2)劇烈燃燒，發(fā)出耀眼的白光，生成大量白煙 (3)不是，因為氧氣比氮氣活潑。 (4)燃燒不一定有氧氣參加。 解析 鎂是較活潑金屬，鎂在空氣中燃燒，產(chǎn)物較復雜。但產(chǎn)物中MgO最多，這是由于氧氣比N2、CO2活潑所致。燃燒是劇烈的發(fā)光發(fā)熱的氧化還原反應，不一定有氧氣參加。 1．將燃著的鎂條插入下列氣體中，鎂條不能繼續(xù)燃燒的是( ) A．O2 B．Cl2 C．CO2 D．Ar 答案 D 解析 鎂有強還原性，與O2、Cl2、CO2都能反應，但與稀有氣體Ar不反應。 2．海水中含有MgCl2，是鎂的重要來源之一。從海水中提取鎂，可以按照如下步驟：①把貝殼制成石灰乳；②在引入的海水中加入石灰乳，沉降、過濾、洗滌沉淀物；③將沉淀物與鹽酸反應，結(jié)晶、過濾、干燥產(chǎn)物；④將所得產(chǎn)物熔融后電解。關(guān)于提取鎂，下列說法不正確的是( ) A．此法的優(yōu)點之一是原料來源豐富 B．進行①②③步操作的目的是從海水中提取MgCl2 C．第④步電解會產(chǎn)生Cl2 D．以上提取鎂的過程中涉及到的反應有分解反應、化合反應和置換反應 答案 D 解析 利用海水和貝殼原料來源豐富。①步用于生成Ca(OH)2，包括分解和化合兩個反應，②步用于生成Mg(OH)2，為復分解反應，③步用于制備MgCl2，也是復分解反應，④步為電解熔融MgCl2得到鎂，為分解反應。 3．某中學化學興趣小組設(shè)計了四種從海水中提取鎂的工藝流程，你認為合理的是( ) A．海水Mg(OH)2Mg B．海水Mg(OH)2MgCl2Mg C．海水MgCl2Mg D．海水MgCl2Mg 答案 B 解析 沉淀海水中的Mg2＋宜選廉價的熟石灰，電解Mg(OH)2不能得到Mg，A項錯誤；海水中加入HCl(或鹽酸)或Cl2不能得到MgCl2，C、D項錯誤。 4．0.1 mol鎂粉分別在足量的O2、CO2、N2中燃燒，生成的固體的質(zhì)量依次為m1、m2、m3，下列關(guān)系式正確的是( ) A．m2>m1>m3 B．m1＝m2>m3 C．m1＝m2＝m3 D．m3>m2>m1 答案 A 解析 有關(guān)反應的化學方程式依次為2Mg＋O22MgO；2Mg＋CO22MgO＋C；3Mg＋N2Mg3N2，根據(jù)反應方程式易知0.1 mol Mg分別在足量的O2、CO2、N2中燃燒后，固體的質(zhì)量分別增加1.6 g、2.2 g、0.93 g。 5．鎂條在空氣中燃燒時，鎂可與空氣中的一種主要成分反應，生成少量的物質(zhì)A，已知A有下面一系列變化。氣體C能夠使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍。 (1)寫出A、C、D的化學式： A________；C________；D________。 (2)寫出下列反應的化學方程式： ①________________________________________________________________________； ②________________________________________________________________________。 答案 (1)Mg3N2 NH3 Mg(OH)2 (2)①Mg3N2＋8HCl===3MgCl2＋2NH4Cl ②MgCl2＋2NaOH===Mg(OH)2↓＋2NaCl，NH4Cl＋NaOHNaCl＋H2O＋NH3↑ 解析 C是NH3，則A是Mg3N2，Mg3N2與鹽酸反應生成MgCl2和NH4Cl兩種鹽。 [對點訓練] 題組一 鎂的提取 1．用電解熔融氯化鎂而不用電解氧化鎂制金屬鎂，可能的原因是( ) A．易制得MgCl2，不易制得氧化鎂 B．熔融氧化鎂不能被電解 C．氧化鎂熔點比氯化鎂熔點高得多 D．電解熔融氧化鎂耗電少 答案 C 2．工業(yè)上制取鎂粉是將鎂蒸氣在某氣體中冷卻，下列可作冷卻劑的是( ) A．CO2 B．空氣 C．H2O D．H2 答案 D 解析 Mg具有強還原性，可與CO2、O2、H2O(g)、N2反應。 3．舟山群島新區(qū)是中國首個以海洋經(jīng)濟為主題的國家級新區(qū)。下列說法正確的是( ) A．從海水中提取溴單質(zhì)的過程中涉及氧化還原反應 B．從海帶中提取碘單質(zhì)的過程中只涉及復分解反應 C．從海水中提取鎂單質(zhì)的過程中涉及置換反應 D．從海水中提取氯化鈉的過程中涉及化學反應 答案 A 解析 從海水中提取單質(zhì)溴，通常是用氯氣氧化溴離子生成溴單質(zhì)，然后鼓入熱空氣或水蒸氣，使溴從溶液中揮發(fā)出來，冷凝后得到粗溴，涉及氧化還原反應，A項正確；從海帶中提取單質(zhì)碘，主要反應過程是I－I2，涉及氧化還原反應，不涉及復分解反應，B項錯誤；從海水中提取鎂單質(zhì)，通常將熟石灰加入海水或鹵水中，沉淀出氫氧化鎂，氫氧化鎂與鹽酸反應生成氯化鎂，電解熔融狀態(tài)的氯化鎂，就能制得金屬鎂，沒有涉及置換反應，C項錯誤；海水蒸發(fā)制氯化鈉的過程是利用氯化鈉的溶解度隨溫度變化不大，蒸發(fā)水得到氯化鈉晶體，是物理變化，D項錯誤。 題組二 鎂的性質(zhì)和用途 4．分析鎂在空氣中的燃燒產(chǎn)物，肯定不存在的物質(zhì)是( ) A．C B．MgO C．MgCO3 D．Mg3N2 答案 C 解析 空氣中有N2、O2、CO2等，而金屬鎂可以和上述物質(zhì)反應，故產(chǎn)物中可能有碳、氧化鎂、氮化鎂，而不可能有MgCO3。 5．等質(zhì)量的鎂分別在足量的CO2、O2中燃燒，有關(guān)敘述正確的是( ) A．在CO2中固體產(chǎn)物質(zhì)量大 B．在O2中產(chǎn)生的MgO多 C．氧化劑與還原劑物質(zhì)的量之比都是2∶1 D．反應中都是氧元素被還原 答案 A 解析 1 mol Mg分別在足量CO2、O2中燃燒，固體產(chǎn)物質(zhì)量分別為46 g、40 g，均消耗0.5 mol氣體。 6．1.0 g鎂在氧氣中燃燒后增重0.64 g，但在空氣中燃燒時增重不足0.64 g，其原因可能是( ) A．空氣中鎂燃燒肯定不完全 B．空氣中部分鎂與CO2反應 C．空氣中部分鎂與N2反應 D．空氣中部分鎂與水蒸氣反應 答案 C 解析 相同質(zhì)量的Mg在O2、N2、CO2中燃燒所得固體的質(zhì)量由少到多的順序為N2下載提示(請認真閱讀)
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