2013-2014学年高一化学苏教版必修一：2.2.4 镁的提取及应用 课件1

第四课时镁的提取与应用1．了解镁的存在，掌握从海水中提取镁的工业原理。2．掌握镁的主要性质。3．了解镁的应用，体会化学知识与生产、生活的密切联系。一、镁的提取1．镁的存在：自然界中的镁主要以的形式存在于地壳和海水中。海水中镁的总储量约为1.8×1015吨。化合态2．镁的提取从海水中提取镁，步骤如下：(1)煅烧海边贝壳()，制成石灰乳。化学方程式：CaCO3CaO＋CO2↑，CaO＋===Ca(OH)2↓。(2)将石灰乳加入到海水沉淀池中，得到氢氧化镁沉淀。化学方程式：MgCl2＋Ca(OH)2===＋，该反应实质上是Mg2＋与OH－结合生成Mg(OH)2沉淀的反应，离子方程式：Mg2＋＋Ca(OH)2===Ca2＋＋Mg(OH)2↓。(3)将氢氧化镁与盐酸反应，化学方程式：Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O，该反应实质上是与反应生成Mg2＋与H2O，离子方程式：Mg(OH)2＋2H＋===Mg2＋＋2H2O。所得溶液蒸发结晶可获得六水合氯化镁晶体(MgCl2·6H2O)，然后在氯化氢气流中加热，转化成氯化镁。化学方程式：MgCl2·6H2O=====HCl△(4)电解熔融制得金属镁。化学方程式：MgCl2＋。=====通电石灰石H2OMg(OH)2↓CaCl2Mg(OH)2H＋MgCl2＋6H2O↑氯化镁MgCl2↑高温1.能否采用直接电解Mg(OH)2的方法来制镁？【提示】不能。Mg(OH)2受热易分解生成MgO。而氧化镁耐高温，熔点很高，电解耗能太大，反应要求的条件也高。二、镁的性质1．镁的物理性质镁是的金属，密度较(1.74g·cm－3)，有较强的韧性、延展性、是电和热的导体。硬度、熔点、沸点介于钠、铝之间。2．镁的原子结构镁的原子结构示意图为。由其结构可知，镁原子容易最外层的电子，形成镁离子。因此，镁是活泼的金属，在自然界中主要以存在。银白色小良失去2个化合态3．镁的化学性质镁的化学性质活泼，可与活泼非金属、酸等发生反应。(1)镁与非金属单质反应①镁与氧气的反应：。②镁与氯气、氮气的反应，化学方程式分别为：Mg＋Cl23Mg＋N2。(2)镁与酸的反应把一小段擦去氧化膜的镁条放入一定量的稀硫酸中，镁条上有气泡产生，这是因为镁与酸所电离的H＋发生氧化还原反应，把H＋还原成氢气。化学方程式：Mg＋H2SO4(稀)===MgSO4＋H2↑，离子方程式为。(3)镁与某些氧化物的反应将燃着的镁条伸入盛满二氧化碳的集气瓶中，镁条燃烧，发生耀眼的，瓶内壁上有物质生成。化学方程式：2Mg＋CO2。=====点燃=====点燃=====点燃=====点燃2Mg＋O22MgOMgCl2,Mg3N2Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑白光黑色2MgO＋C剧烈2.二氧化碳通常用来灭火，是否它不能支持任何物质的燃烧？【提示】否。CO2虽然有惰性，但是它能支持镁条的燃烧，且反应剧烈。三、镁及其化合物的重要用途1．镁的用途(1)镁能与铜、铝、锡、锰、钛等形成许多合金(约含镁80%)。虽然镁合金的密度只有1.8g·cm-3左右，但硬度和强度都较大，因此被大量用于制造、和的部件等。因此，镁被誉为“国防金属”。(2)由于镁燃烧发出耀眼的，因此常用来制造和。2．氧化镁的用途：氧化镁的熔点高达2800℃，是优质的耐高温材料。火箭导弹飞机白光信号弹焰火一、镁的提取如何从海水中提取得到镁？[师生互动]【提示】海水提取镁的过程镁的提取过程中涉及哪些化学反应？请用化学方程式(离子方程式)表示。[学生交流]【提示】CaCO3CaO＋CO2↑CaO＋H2O===Ca(OH)2MgCl2＋Ca(OH)2===CaCl2＋Mg(OH)2↓[Mg2＋＋Ca(OH)2===Ca2＋＋Mg(OH)2↓]2HCl＋Mg(OH)2===MgCl2＋2H2O[Mg(OH)2＋2H＋===Mg2＋＋2H2O]MgCl2Mg＋Cl2↑=====高温=====通电海水的综合利用可以制备金属镁，其流程如下图所示：(1)若在空气中加热MgCl2·6H2O，生成的是Mg(OH)Cl或MgO，写出相应反应的化学方程式：__________________________________________________________。(2)Mg(OH)2沉淀中混有Ca(OH)2应怎样除去？写出实验步骤_______________________________________________________。(3)实验室里将粗盐制成精盐的过程中，在溶解、过滤、蒸发三个步骤的操作中都要用到玻璃棒，分别说明在这三种情况下使用玻璃棒的目的：溶解时：____________________________________________。过滤时：________________________________________________。蒸发时：________________________________________________。【思路指引】本题考查了书写化学方程式的能力与镁的化合物的相关知识，只有掌握了从海水中提取镁的知识，才能作答。【解析】(1)由元素守恒可知，MgCl2·6H2O受热分解除产生MgO或Mg(OH)Cl外，还有HCl和H2O生成。(2)由于Mg(OH)2难溶于水，Ca(OH)2微溶于水，故除去Mg(OH)2中的Ca(OH)2，需加入使Ca(OH)2转化为易溶于水的物质，经搅拌、过滤、洗涤便可达到目的。一般选用MgCl2或Mg(NO3)2溶液。【答案】(1)MgCl2·6H2O=====△Mg(OH)Cl＋HCl↑＋5H2O↑；MgCl2·6H2O=====△MgO＋2HCl↑＋6H2O↑(2)加入MgCl2溶液，充分搅拌，过滤，沉淀用水洗涤(3)搅拌，加速溶解使待过滤液体沿玻璃棒流入漏斗，防止外洒搅拌，防止因局部过热引起液滴或晶体飞溅1.海水中含有氯化镁，是镁的重要来源之一。从海水中提取镁，可按以下步骤进行：①把贝壳制成石灰乳；②在引入的海水中加入石灰乳，沉降、过滤、洗涤沉淀物；③将沉淀物与盐酸反应，结晶过滤、干燥产物；④将得到的产物熔融后电解。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①②③步骤的目的是从海水中提取MgCl2C．第④步电解时会产生氯气D．以上提取镁的过程中涉及的反应有分解反应、化合反应和置换反应【解析】提取镁的过程中发生的反应有：CaCO3CaO＋CO2↑；CaO＋H2O===Ca(OH)2；Ca(OH)2＋MgCl2===Mg(OH)2↓＋CaCl2；Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O；MgCl2Mg＋Cl2↑；此过程中不涉及置换反应。【答案】D二、镁的性质及应用镁在空气中燃烧能观察到什么现象？[师生互动]【提示】镁能剧烈燃烧，且产生耀眼的白光，并且伴有大量的白烟。镁是较活泼的金属，易被氧化，为什么镁又有抗腐蚀的性能？[学生交流]【提示】因为镁能被氧气氧化生成MgO，覆盖在镁的表面，阻止内部金属进一步被氧化，从而起到保护性作用。故镁有一定抗腐蚀性。为什么镁被称为“国防金属”？[学生交流]【提示】镁能与铜、铝、锡、锰、钛等形成许多合金(约含镁80%)。虽然镁合金的密度只有1.8g·cm－3左右，但硬度和强度都较大，因此被大量用于制造火箭、导弹、飞机的部件等。因此，镁被誉为“国防金属”。将相同质量的镁条分别在①氧气②空气③氮气④二氧化碳中完全燃烧，燃烧后所得固体产物的质量由小到大的顺序是()A．②①③④B．④＝①＝②＝③C．③②①④D．③①②④【思路指引】可以设镁的物质的量均为1mol。根据Mg与O2、CO2、N2反应的化学方程式分别计算出所得固体的质量，再进行比较。【解析】本题考查Mg与O2、N2、CO2的反应以及定量分析问题的能力。Mg在氧气中：2Mg＋O2=====点燃2MgO；Mg在空气中：2Mg＋O2=====点燃2MgO；3Mg＋N2=====点燃Mg3N2；Mg在二氧化碳中：2Mg＋CO2=====点燃C＋2MgO。设有1molMg完全反应：①Mg――→O2MgO―→O―→增16g②Mg――→N213Mg3N2―→MgN23―→23N―→增23×14g＝9.3g③Mg――→CO2MgO＋12C―→O＋12C―→增22g，故产物质量大小顺序为④①②③。【答案】C【题外小说明】空气中主要成分是N2和O2，因此Mg在空气中燃烧时，可不考虑2Mg＋CO2===2MgO＋C的反应。2.铝镁合金因坚硬、轻巧、美观、洁净、易于加工而成为新型建筑装潢材料，主要用于制作窗框、卷帘门、防护栏等。下列与这些用途无关的性质是()A．不易生锈B．导电性好C．密度小D．强度高【解析】建筑装潢材料属于长期使用的材料，其不易生锈、强度高、密度小等性能，都有利于建筑物的长久、安全使用。但建筑装潢材料没有必要要求导电性好，相反，建筑装潢材料导电性好不利于建筑物的安全使用，因为它导致建筑物遭雷击。【答案】B一、镁条在空气中燃烧的生成物空气的主要成分有N2、O2，另外含有少量的CO2等。镁条在空气中燃烧时，不仅跟O2反应，还能跟N2和CO2反应：2Mg＋O22MgO3Mg＋N2Mg3N2(属离子晶体)2Mg＋CO22MgO＋C所以镁条在空气中燃烧的生成物有MgO、Mg3N2和C。由上述可知，1molMg分别在①N2②O2③CO2三种气体中充分燃烧后，固体质量增加关系为③②①。同理可讨论足量的镁条分别在等体积(相同条件下)N2、空气、O2、CO2中充分反应后固体质量增加的关系。=====点燃=====点燃=====点燃二、镁及其化合物间的转化关系(1)Mg与CO2的反应是典型的置换反应，Mg作还原剂，CO2作氧化剂。(2)K、Ca、Na等还原剂更强的金属，在点燃的条件下更易在CO2气体中燃烧，当K、Ca、Na、Mg等金属失火后，不能用含CO2或H2O的灭火剂灭火。所以“二氧化碳不能助燃”的说法不是绝对的，二氧化碳对绝大多数可燃物是良好的灭火剂，而对K、Ca、Na、Mg等可燃物是助燃剂。(3)Mg在一定条件下也能与SiO2、SO2反应：4Mg＋SiO2=====△2MgO＋Mg2Si2Mg＋SO2=====点燃2MgO＋SMg＋S=====△MgS(4)Mg3N2是一种淡黄色固体，能与水发生反应：Mg3N2＋6H2O===3Mg(OH)2＋2NH3↑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【答案】D2．近年来，冠以“绿色”的新概念不断产生，如绿色食品、绿色材料、绿色能源、绿色化学等。这里的“绿色”是对人类社会可持续发展战略的形象表述。“绿色化学”要求以经济、环保和技术上设计可行的化学反应。据此，由单质镁制硝酸镁的下列4个方案中，你认为可行并且符合“绿色化学”要求的方案是()A．MgHNO3,Mg(NO3)2B．MgCl2,MgCl2NaOH,Mg(OH)2稀HNO3,Mg(NO3)2C．MgO2,MgO稀HNO3,Mg(NO3)2D．Mg浓H2SO4,MgSO4Ba(NO3)2溶液,Mg(NO3)2【解析】A选项会产生有毒气体NOx，D选项会产生有毒气体SO2；B选项步骤多，不经济；只有C选项符合“绿色化学”要求。【答案】C3．从海水中可提取各种化工产品，下图是工业上对海水的一种综合利用的流程图：(1)在实验室进行过滤所需要的玻璃仪器为烧杯、______、______；(2)在粗盐中含有Ca2＋、Mg2＋、SO42－等杂质，精制时所用的试剂为：A．盐酸B．氯化钡溶液C．氢氧化钠溶液D．碳酸钠溶液则加入试剂的顺序是________(填编号)；(3)电解饱和食盐水时，与电源正极相连的电极上发生的电极反应为________________；与电源负极相连的电极附近溶液的碱性__