2020年高中化学 专题二 从海水中获得的化学物质 第2单元 钠、镁及其化合物 第4课时 镁的提取及

第二单元钠、镁及其化合物第4课时镁的提取及应用[目标导学]1．掌握镁的重要性质。2．了解从海水中提取Mg的原理和流程。[背诵经典导学]从海水提取镁的主要反应：①CaCO3=====高温CaO＋CO2↑；②CaO＋H2O===Ca(OH)2；③MgCl2＋Ca(OH)2===Mg(OH)2↓＋CaCl2；④Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O；⑤MgCl2=====通电Mg＋Cl2↑。扬帆起航温习双基课前学习空间1．镁的提取(1)自然界中的镁主要以_______的形式存在于地壳和海水中。(2)从海水中提取镁的基本原理及步骤(填空并写出相关化学方程式)①煅烧贝壳生成_____，并将石灰制成_______，________________________，________________________。CaCO3=====高温CaO＋CO2↑CaO＋H2O===Ca(OH)2化合态石灰石灰乳②将__________加入海水沉淀池中得_______________沉淀，____________________________________________。③将____________与_____反应生成六水合氯化镁，将六水合氯化镁在HCl的气氛中加热脱水生成无水氯化镁。________________________________，_________________________________________。④电解_____的氯化镁就可以得到金属镁和氯气。Mg(OH)2MgCl2＋Ca(OH)2===Mg(OH)2↓＋CaCl2Mg(OH)2Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2OMgCl2·6H2O=====HCl△MgCl2＋6H2O石灰乳盐酸熔融2．镁的性质镁原子最外层有__个电子，在化学反应中镁原子容易_____最外层的电子而显还原性，因此，镁是活泼的金属，可以与某些___________、___等物质反应。①Mg与N2反应：____________________，②Mg与HCl反应：____________________________，③Mg与CO2反应：____________________________。3Mg＋N2=====点燃Mg3N2Mg＋2HCl===MgCl2＋H2↑2Mg＋CO2=====点燃2MgO＋C失去非金属单质酸23．镁的用途镁是重要的金属材料，镁合金的密度较___，但硬度和强度都较___，因此被大量用于制造火箭、导弹和飞机的部件等。镁燃烧发出耀眼的白光，常用于制造_______和焰火。氧化镁的熔点高达2800℃，是优质的耐_____材料。小大信号弹高温——小试身手1．在海水中提取镁未涉及的反应是()A．MgCl2＋Ca(OH)2===Mg(OH)2↓＋CaCl2B．Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2OC．MgCl2＋2Na===2NaCl＋MgD．MgCl2=====通电Mg＋Cl2↑解析：由MgCl2制Mg是通过电解熔融态的MgCl2，而不是用Na置换Mg，故选C。答案：C2．镁在CO2含量较多的空气里燃烧的产物是()A．MgOB．MgO和CC．MgO、Mg3N2D．MgO、Mg3N2和C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，答案选D。答案：D3．思考辨析(1)海水中单质镁的总储量约为1.8×1015t。(×)解析：镁在海水中以化合态存在。(2)海水中提取镁是将石灰石加入海水沉淀池中，得到氢氧化镁沉淀。(×)解析：向海水沉淀池中加入石灰乳，与MgCl2反应生成Mg(OH)2。(3)镁在空气中能被氧化生成氧化镁，故需密封保存。(×)解析：镁在空气中能被氧化成MgO，覆盖在镁表面，阻止内部金属继续被氧化，故镁条不需密封保存。(4)镁着火可用干冰灭火。(×)解析：镁能在CO2气体中燃烧。核心要点突破定位重点深化理解知识点一海水中提取镁目前，世界上生产的镁有60%来自海水。海水提取镁，最基本的方法就是往海水里加碱，得到氢氧化镁沉淀，将沉淀分离出来后再加入盐酸把它变为氯化镁，经干燥、电解可得到金属镁。1．工业流程2．反应原理CaCO3=====高温CO2↑＋CaOCaO＋H2O===Ca(OH)2MgCl2＋Ca(OH)2===CaCl2＋Mg(OH)2↓Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2OMgCl2＋6H2O=====浓缩结晶MgCl2·6H2OMgCl2·6H2O=====HCl加热MgCl2＋6H2OMgCl2(熔融)=====通电Mg＋Cl2↑【名师提示】1．生产中选用石灰乳而不用石灰水，也不用氢氧化钠。不用石灰水的原因是Ca(OH)2在水中溶解度很小，Ca(OH)2的浓度过小，不利于Mg2＋的大量沉淀；不用NaOH的原因是从经济效益角度考虑，海边有丰富的贝壳，可用来制Ca(OH)2。2．电解产生的Cl2用于生产盐酸，循环使用。3．电解熔融MgCl2制Mg，原理与制取Na类似。知识点二镁的化学性质1．镁在空气中燃烧镁不仅能与O2反应，还能与N2、CO2反应。(1)与O2反应现象：放出大量的热并发出耀眼的白光。方程式：2Mg＋O2=====点燃2MgO【名师提示】Mg在空气中能被氧化成致密的氧化膜，所以Mg在自然界中有抗腐蚀能力。(2)与CO2反应现象：剧烈燃烧，放出大量的热，瓶口有白烟，瓶壁上有黑色固体生成。方程式：2Mg＋CO2=====点燃2MgO＋C(3)与N2反应3Mg＋N2=====点燃Mg3N22．镁与酸的反应实质是置换酸中的氢。Mg＋2H＋===H2↑＋Mg2＋3．镁与盐溶液反应Mg＋Cu2＋===Cu＋Mg2＋4．镁与热水反应Mg＋2H2O=====△Mg(OH)2＋H2↑,——对点训练【例1】海水是镁的主要来源之一。从海水中提取镁可按如下步骤进行：①把贝壳制成石灰乳；②向引入的海水中加入石灰乳，沉降、洗涤、过滤沉淀物；③将沉淀物与盐酸反应，结晶、过滤、干燥；④电解得到产物。(1)以上提取镁的全过程中，没有涉及的化学反应类型是________(填序号)。A．分解反应B．化合反应C．置换反应D．复分解反应(2)下列关于提取镁的说法中不正确的是______(填序号)。A．此法的优点之一是原料来自大海B．进行①②③步骤的目的是富集MgCl2C．可用电解熔融氧化镁的方法制取镁D．电解冶炼镁要消耗大量电能(3)电解熔融氯化镁制取镁的化学反应方程式_________________________________________________。(4)③中沉淀物与盐酸反应的离子反应方程式_________________________________________________。【解析】(1)贝壳的主要成分为CaCO3，加热分解生成CaO，CaO和水发生化合反应生成Ca(OH)2，与MgCl2发生复分解反应生成Mg(OH)2，没有涉及置换反应，故选C。(2)海水资源丰富，海水中含有大量的镁元素，故A正确；经过①②③步骤可得到MgCl2，故B正确；氧化镁高熔点，电解要消耗更多能源，通常电解熔融氯化镁的方法制取镁，故C错误；电解冶炼镁必然要消耗大量电能，故D正确。(3)电解熔融氯化镁制取镁的化学反应方程为MgCl2(熔融)=====电解Mg＋Cl2↑。(4)③中沉淀物为氢氧化镁，溶解于盐酸反应的离子反应方程式为Mg(OH)2＋2H＋===Mg2＋＋2H2O。【答案】(1)C(2)C(3)MgCl2(熔融)=====电解Mg＋Cl2↑(4)Mg(OH)2＋2H＋===Mg2＋＋2H2O【例2】将点燃的镁条伸入盛有下列气体的集气瓶中，能继续燃烧的是()①O2②Cl2③水蒸气④CO2A．①B．①②C．①③④D．①②④【解析】镁能在O2中燃烧，化学方程式为：2Mg＋O2=====点燃2MgO；镁能在Cl2中燃烧，化学方程式为：Mg＋Cl2=====点燃MgCl2；镁不能在水蒸气中燃烧；镁能在CO2中燃烧，化学方程式为：2Mg＋CO2=====点燃2MgO＋C，故D项符合题意。【答案】D【例3】工业上制造镁粉是将镁蒸气在某种气体中冷却，下列可作为冷却气体的是()①空气②CO2③Ar④H2⑤氮气A．①和②B．②和③C．③和④D．③和⑤【解析】此题需给高温下的镁降温，只能选与Mg不反应的气体③和④。【答案】C随堂基础演练现学现用小试身手1．下列关于镁的叙述中，不正确的是()A．在空气中燃烧时发出耀眼的白光B．由于镁能跟空气中的氧气反应，所以必须密封保存C．能跟盐酸反应放出氢气D．镁铝合金密度小但强度大，大量用于火箭、飞机等部件解析：镁能与空气中的O2反应，生成一层致密的氧化膜，故没必要密封保存。答案：B2．镁着火时，可用来灭火的物质是()A．N2B．CO2C．煤油D．沙土解析：用来灭火的物质不能与Mg反应，本身也不能燃烧，只有D项符合。答案：D3．由海水制备无水氯化镁，主要有以下步骤：①在一定条件下脱水干燥；②加石灰乳；③加盐酸；④过滤；⑤浓缩结晶。其先后顺序正确的是()A．②④⑤③①B．③②④①⑤C．③④②⑤①D．②④③⑤①解析：由海水制备无水氯化镁的先后顺序为②④③⑤①。答案：D4．下图是工业上从海水中提取Mg的流程，请回答有关问题：(1)②分离出Mg(OH)2的实验操作名称是________，需要用到的玻璃仪器有________、________、________。(2)写出Mg(OH)2与盐酸反应得到MgCl2溶液的离子方程式：_________________________________________________。(3)写出电解熔融MgCl2的化学方程式：_________________________________________________。(4)写出Mg与CO2反应的化学方程式，并标出电子转移的方向和数目：_________________________________。(5)利用电解MgCl2得到的氯气和粉末状熟石灰可制得漂白粉，反应的方程式为_____________________________。解析：(1)②分离出Mg(OH)2沉淀的实验操作是过滤，需要的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、漏斗。(2)Mg(OH)2是难溶物，其与盐酸反应得到MgCl2溶液的离子方程式为Mg(OH)2＋2H＋===Mg2＋＋2H2O。(3)电解熔融MgCl2得到Mg和Cl2。(4)Mg与CO2反应，Mg是还原剂，CO2是氧化剂，反应的电子转移方向和数目可表示为。(5)氯气与熟石灰反应生成CaCl2和Ca(ClO)2，反应方程式为2Cl2＋2Ca(OH)2===CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O。答案：(1)过滤烧杯玻璃棒漏斗(2)Mg(OH)2＋2H＋===Mg2＋＋2H2O(3)MgCl2(熔融)=====通电Mg＋Cl2↑(4)(5)2Cl2＋2Ca(OH)2===CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O