2020-2021學(xué)年高中化學(xué)蘇教版必修1學(xué)案：專題2 第二單元 第4課時　鎂的提取和應(yīng)用 Word版含解析

1、第4課時鎂的提取和應(yīng)用一、鎂的提取自然界中的鎂主要以化合態(tài)的形式存在于地殼和海水中。1先將海邊大量存在的貝殼煅燒成石灰，并將石灰制成石灰乳。寫出上述反應(yīng)的有關(guān)化學(xué)方程式：caco3caoco2；caoh2o=ca(oh)2。2將石灰乳加入海水沉淀池中，得到氫氧化鎂沉淀，反應(yīng)的化學(xué)方程式為ca(oh)2mgcl2mg(oh)2cacl2。3過濾，向氫氧化鎂沉淀中加入鹽酸發(fā)生中和反應(yīng)，蒸發(fā)、結(jié)晶、過濾得到六水合氯化鎂晶體。寫出上述中和反應(yīng)的化學(xué)方程式：mg(oh)22hcl=mgcl22h2o。4將六水合氯化鎂在一定條件下加熱生成無水氯化鎂，電解熔融的氯化鎂可以得到金屬鎂。電解氯化鎂的化學(xué)方程式為

2、mgcl2(熔融)mgcl2。二、鎂的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和化學(xué)性質(zhì)1結(jié)構(gòu)：mg的原子結(jié)構(gòu)示意圖為，易失去最外層的2個電子，mg2emg2，顯2價。2化學(xué)性質(zhì)(1)與非金屬單質(zhì)的反應(yīng)：2mgo22mgo，mgcl2mgcl2,3mgn2mg3n2。(2)與氧化物反應(yīng)：2mgco22mgoc，mg2h2omg(oh)2h2(反應(yīng)緩慢)。(3)與酸反應(yīng)：mg2h=mg2h2(寫離子方程式)。(4)反應(yīng)現(xiàn)象：三、鎂及其化合物的重要物理性質(zhì)和用途1金屬鎂及鎂合金：鎂是銀白色固體，密度較小(1.74 g·cm3)，熔點(diǎn)645 ，沸點(diǎn)1 090 ，是電和熱的良導(dǎo)體；鎂與銅、鋁、錫、錳、鈦等形成的許多合金(約

3、含鎂80%)的密度只有1.8 g·cm3左右，但硬度和強(qiáng)度都較大。2氧化鎂的熔點(diǎn)很高(2 800 )，是優(yōu)質(zhì)的耐高溫材料。探究點(diǎn)一從海水中提取鎂 1從海水中提取鎂的工藝流程2有關(guān)步驟及化學(xué)方程式步驟化學(xué)方程式貝殼煅燒成石灰，并將石灰制成石灰乳caco3caoco2caoh2o=ca(oh)2石灰乳加入到海水沉淀池中，得到氫氧化鎂沉淀ca(oh)2mgcl2=mg(oh)2cacl2氫氧化鎂與鹽酸反應(yīng)，蒸發(fā)結(jié)晶獲得六水合氯化鎂晶體(mgcl2·6h2o)mg(oh)22hcl6h2o=mgcl2·6h2o2h2o六水合氯化鎂晶體在氯化氫氣流中加熱生成無水氯化鎂mgc

4、l2·6h2omgcl26h2o電解熔融的氯化鎂得到金屬鎂mgcl2(熔融)mgcl2拓展：(1)氯化鎂溶液中存在著可逆(水解)反應(yīng)：mgcl22h2omg(oh)22hcl(2)若在空氣中加熱mgcl2·6h2o，生成的是mg(oh)cl或mgo：mgcl2·6h2omg(oh)clhcl5h2omgcl2·6h2omgo2hcl5h2o(3)在hcl氣流中，抑制了mgcl2水解，且?guī)ё適gcl2·6h2o受熱產(chǎn)生的水蒸氣，故能得到無水mgcl2。在以海水為原料提取鎂的過程中，采取哪些措施可以提高經(jīng)濟(jì)效益？提示：海水提取鎂的工廠設(shè)在海邊，需要

5、的堿取自海邊豐富的貝殼(caco3)，caco3分解后產(chǎn)生的cao再與水反應(yīng)即得堿ca(oh)2。電解mgcl2制鎂時產(chǎn)生的氯氣又可作為制鹽酸的原料。制得的鹽酸再跟mg(oh)2反應(yīng)而進(jìn)入循環(huán)，提高了綜合經(jīng)濟(jì)效益?！纠?】工業(yè)中“從海水中提取鎂”的流程如下圖所示：其步驟為：將海邊大量的貝殼煅燒成石灰，并將石灰制成石灰乳；將石灰乳加入海水沉淀池中經(jīng)過濾得到mg(oh)2沉淀；在mg(oh)2沉淀中加入鹽酸得到mgcl2溶液，再經(jīng)蒸發(fā)結(jié)晶得到mgcl2·6h2o；將mgcl2·6h2o在一定條件下加熱得到無水mgcl2；電解熔融的氯化鎂可得到mg。請回答以下問題：(1)步驟中的

6、蒸發(fā)是利用風(fēng)吹日曬來完成的，而實驗室中進(jìn)行蒸發(fā)操作需要的主要儀器有_、_、酒精燈、鐵架臺等。(2)上述提取鎂的流程中，在降低成本、減少污染方面做了一些工作，請寫出其中一點(diǎn)：_。(3)有同學(xué)認(rèn)為：步驟后可加熱mg(oh)2得到mgo，再電解熔融的mgo制取金屬鎂，這樣可簡化實驗步驟。你同意該同學(xué)的想法嗎？為什么？你的觀點(diǎn)是_，理由是_。【思路分析】解答此類流程圖題，首先應(yīng)理清流程中各步的作用，在此基礎(chǔ)上，以所學(xué)化學(xué)基礎(chǔ)知識為依托，對所設(shè)置的問題進(jìn)行分析?！窘馕觥?1)蒸發(fā)操作中用的儀器主要有鐵架臺、蒸發(fā)皿、玻璃棒、酒精燈。(2)電解過程中產(chǎn)生的cl2對環(huán)境有污染，而生產(chǎn)過程中需用到鹽酸，因此工業(yè)

7、上將電解產(chǎn)生的cl2用于制取hcl氣體。(3)因為mgo熔點(diǎn)很高，熔融時需耗費(fèi)大量的能量而增加生產(chǎn)成本，綜合經(jīng)濟(jì)效益較差，因此工業(yè)上不采取電解熔融的mgo來制取mg?！敬鸢浮?1)蒸發(fā)皿玻璃棒(2)電解產(chǎn)生的cl2用于制取hcl氣體(3)不同意因為mgo熔點(diǎn)很高，熔融時因耗費(fèi)大量的能量而增加生產(chǎn)成本某中學(xué)化學(xué)興趣小組設(shè)計了四種從海水中提取鎂的工藝流程，你認(rèn)為合理的是(b)a海水mg(oh)2mgb海水mg(oh)2mgcl2溶液mgcl2(熔融)mgc海水mgcl2溶液mgcl2晶體mgd海水mg(oh)2mgomg解析：海水中含有mg2，加入鹽酸不能使mgcl2分離出來，c項不合理；加入堿可

8、生成mg(oh)2沉淀：mg22oh=mg(oh)2，因為ca(oh)2比naoh廉價得多，考慮經(jīng)濟(jì)效益，a項不合理；而d項是通過加熱mg(oh)2生成mgo，由于mgo熔點(diǎn)很高，很難熔融，考慮經(jīng)濟(jì)效益，b項更合理。探究點(diǎn)二鎂的性質(zhì)與應(yīng)用 1鎂的物理性質(zhì)銀白色輕金屬，密度為1.74 g·cm3，熔點(diǎn)為648.8 ，沸點(diǎn)為1 090 ，很軟，具有金屬光澤。2鎂的原子結(jié)構(gòu)鎂原子最外層有2個電子，在化學(xué)反應(yīng)中鎂原子容易失去最外層的2個電子形成鎂離子。因此，鎂是活潑的金屬，可與活潑的非金屬、酸等物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。3鎂的化學(xué)性質(zhì)(1)常溫下與o2反應(yīng)生成氧化膜，點(diǎn)燃燃燒：2mgo22mgo反應(yīng)現(xiàn)象

9、：劇烈燃燒，發(fā)出耀眼的白光，生成白色固體(mgo，熔點(diǎn)高可作耐火材料)。注意：.鎂、鋁等金屬在常溫下露置于空氣中，表面生成了致密的氧化物保護(hù)膜，阻止了金屬被進(jìn)一步氧化。.做鎂的性質(zhì)實驗時，應(yīng)首先擦去金屬表面的氧化膜。(2)與其他非金屬反應(yīng)：mgcl2mgcl2mgsmgs3mgn2mg3n2mg3n26h2o=3mg(oh)22nh3鎂在常溫下可與溴水反應(yīng)，可使溴水褪色。(3)與h2o的反應(yīng)：mg2h2omg(oh)2h2(反應(yīng)較慢)mg(oh)2難溶于水，受熱易分解。(4)與氧化物反應(yīng)：2mgco2c2mgo注意：mg、na等活潑金屬能在co2中燃燒，故活潑金屬失火不能用干粉(co2)滅火器

10、滅火。(5)與非氧化性酸反應(yīng)放出氫氣：mg2hcl=mgcl2h2mgh2so4(稀)=mgso4h2(6)與鹽溶液反應(yīng)：mgcucl2=mgcl2cumg2nh4cl=mgcl22nh3h24鎂的用途鎂的合金用于火箭、導(dǎo)彈和飛機(jī)制造業(yè)等，鎂常用來制耐火材料mgo(熔點(diǎn)高達(dá)2 800 )。5與鎂的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)相似的有鈹(be)、鈣(ca)、鍶(sr)、鋇(ba)、鐳(ra)等元素。原子結(jié)構(gòu)中，最外層皆為2個電子，易失電子形成2價離子。按鈹、鎂、鈣、鍶、鋇、鐳的順序，還原性逐漸增強(qiáng)，對應(yīng)離子的氧化性逐漸減弱，氧化物對應(yīng)的水化物的堿性逐漸增強(qiáng)。1鎂是活潑金屬，故不具有抗腐蝕性，這句話正確嗎？提示：不

11、正確。鎂是活潑的金屬，易被氧化，但鎂具有抗腐蝕性能。這是因為在常溫下，鎂在空氣中與氧氣反應(yīng)，生成一層致密的氧化物薄膜，這層氧化物薄膜能夠阻止金屬繼續(xù)被氧化，故鎂有抗腐蝕性能。2co2真的是不能助燃嗎？提示：co2對絕大多數(shù)可燃物是良好的滅火劑，但對具有強(qiáng)還原性的可燃物如k、ca、na、mg等卻是助燃劑。3鎂條著火時，如何滅火？提示：在加熱條件下，鎂與水反應(yīng)較快，反應(yīng)方程式為mg2h2omg(oh)2h2。鎂也能與二氧化碳反應(yīng)生成氧化鎂和碳，故鎂條著火后，既不能用水也不能用二氧化碳滅火，而應(yīng)用細(xì)沙來滅火。4鎂在空氣中燃燒，生成物為純凈物嗎？提示：鎂在空氣中燃燒，除了可與空氣中的o2反應(yīng)生成mgo

12、外，還能與n2、co2反應(yīng)，生成mg3n2和c，為混合物。下表為鎂在o2、n2、co2中分別燃燒的現(xiàn)象：化學(xué)方程式現(xiàn)象2mgo22mgo劇烈燃燒，伴有明亮的火焰，耀眼的白光和白煙，瓶底有白色固體生成3mgn2mg3n2劇烈燃燒，發(fā)出暗紅色火焰，耀眼的白光和白煙，瓶底有淡黃色固體生成2mgco22mgoc劇烈燃燒，有明亮的火焰、耀眼的白光，伴有白煙，生成白色粉末，瓶壁上還有黑色的固體附著【例2】已知鎂能在o2、n2、co2中燃燒生成相應(yīng)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(yīng)2mgo22mgo外，還能發(fā)生其他反應(yīng)，寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式_。(2)鎂條在氧氣中燃燒的現(xiàn)象是_。(3)

13、有同學(xué)認(rèn)為空氣中n2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)最大，所以產(chǎn)物中氮化鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)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(rèn)識？_。(5)若等質(zhì)量的鎂分別在足量o2、n2、co2中燃燒，燃燒后固體的質(zhì)量分別為m1、m2、m3，則它們的大小順序為_?！舅悸贩治觥课镔|(zhì)的性質(zhì)、濃度影響著反應(yīng)的現(xiàn)象、產(chǎn)物及產(chǎn)物的量。本題應(yīng)從o2、n2、co2的性質(zhì)及濃度來分析它們與mg反應(yīng)的產(chǎn)物及現(xiàn)象?！窘馕觥挎V是較活潑的金屬，鎂在空氣中燃燒，產(chǎn)物較復(fù)雜。但產(chǎn)物中mgo最多，這是因為氧氣最活潑。燃燒是劇烈的發(fā)光、發(fā)熱的氧化還原反應(yīng)，不一定有氧氣參加。假設(shè)參加反應(yīng)的鎂都是24 g，由mg

14、與o2、n2、co2反應(yīng)的化學(xué)方程式可知，鎂在三種氣體中燃燒所得固體的質(zhì)量分別為40 g、 g、46 g，故有m3>m1>m2?！敬鸢浮?1)n23mgmg3n2,2mgco22mgoc(2)劇烈燃燒，發(fā)出耀眼的白光，生成白色固體(3)不是，因為n2比o2穩(wěn)定(4)燃燒不一定有氧氣參加(5)m3>m1>m2鎂在空氣里點(diǎn)燃可以燃燒，放出大量的熱并發(fā)出耀眼的白光，生成白色的氧化鎂，同時，鎂還與空氣中的另一種主要成分反應(yīng)，生成少量的物質(zhì)a，氣體c能夠使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍(lán)。已知a有下面一系列變化：(1)寫出a、c、d的化學(xué)式：a mg3n2、c nh3、d mg(oh)2。

15、(2)寫出下列反應(yīng)的化學(xué)方程式：mg3n28hcl=3mgcl22nh4cl；mgcl22naoh=mg(oh)22nacl，nh4clnaohnaclh2onh3。解析：鎂在空氣里燃燒時，主要和氧氣反應(yīng)生成mgo，還可以和氮?dú)夥磻?yīng)生成mg3n2，所以a為mg3n2。mg3n2和鹽酸反應(yīng)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；能夠使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍(lán)的氣體是nh3，nh能夠和naoh溶液反應(yīng)放出nh3，所以溶液b中還含有nh，即它為mgcl2和nh4cl的混合物。1下列關(guān)于鎂元素及其單質(zhì)的說法中，不正確的是(d)a鎂在常溫下能與氧氣反應(yīng)，生成氧化鎂保護(hù)膜b鎂在自

16、然界中只有化合態(tài)，沒有游離態(tài)c鎂能在氯氣、二氧化碳中燃燒，這說明不只是氧氣才有助燃性d鎂的化學(xué)性質(zhì)很活潑，能與o2、cl2、n2及酸、堿發(fā)生反應(yīng)解析：鎂、鋁在常溫下能與o2反應(yīng)生成氧化物薄膜，阻止金屬進(jìn)一步與o2反應(yīng)；鎂的化學(xué)性質(zhì)比較活潑，在自然界中以化合態(tài)存在；mg不能與堿發(fā)生反應(yīng)，故d錯誤。2鎂粉是焰火、閃光粉中不可缺少的原料，工業(yè)制造鎂粉是將鎂蒸氣在氣體中冷卻，下列可作為冷卻氣的是(c)空氣co2arh2n2a bc d解析：由于鎂很活潑，是還原性很強(qiáng)的金屬，加熱時能與許多氣體物質(zhì)反應(yīng)，如空氣中的氧氣、二氧化碳、氮?dú)獾?，但不與氫氣和稀有氣體反應(yīng)。3(雙選)下列有關(guān)鎂的說法正確的是(ac)

17、a鎂被譽(yù)為國防金屬，其原因是質(zhì)輕，鎂合金強(qiáng)度高、機(jī)械性能好b金屬鎂在co2中燃燒，表現(xiàn)了鎂的強(qiáng)氧化性c鎂是制造焰火、閃光粉的材料d鎂易與冷水反應(yīng)，生成氫氣解析：金屬鎂在co2中燃燒，表現(xiàn)了鎂的強(qiáng)還原性；鎂與冷水不反應(yīng)，鎂可與熱水反應(yīng)生成氫氣。4下列化學(xué)反應(yīng)，在從海水中提取鎂的過程中不會涉及的是(c)amgcl2ca(oh)2=mg(oh)2cacl2bmg(oh)22hcl=mgcl22h2ocmg(oh)2mgoh2odmgcl2(熔融)mgcl2解析：由海水提取金屬鎂涉及的反應(yīng)按先后順序為：caco3caoco2、caoh2o=ca(oh)2、mgcl2ca(oh)2=mg(oh)2cacl2、mg(oh)22hcl=mgcl22h2o、mgcl2·6h2omgcl26h2o、mgcl2(熔融)mgcl2，沒有涉及選項c中的反應(yīng)。5下列有關(guān)鎂及其化合物的離子方程式書寫正確的是(d)amgco3與鹽酸反應(yīng)：co2h=co2h2obmg(oh)2與h2so4反應(yīng)：mg22oh2hso=mgso42h2oc鎂與醋酸反應(yīng)：mg2h=mg2h2d工業(yè)上以海水為原料制備mg(oh)2：ca(oh)2mg2=mg(oh)