高中化學(xué)專題2第二單元第三課時鎂提取及應(yīng)用蘇教版必修

第三課時鎂的提取及應(yīng)用新知初探自學(xué)導(dǎo)引自主學(xué)習一、鎂的存在、提取1．存在：以 態(tài)存在于地殼(如菱鎂礦)和海水中，海水中鎂的儲量高達1.8×1015

t。2．海水提鎂化合(1)海邊大量存在的貝殼經(jīng)

煅燒制生石灰，生石灰加水制得

石灰乳

。(2)將

加入海水沉淀池中，得到沉淀，再將 與鹽酸反應(yīng)，蒸發(fā)結(jié)晶獲得MgCl2·6H2O；MgCl2·6H2O；MgCl22Mg＋Cl

↑。石灰乳Mg(OH)2Mg(OH)2=====

HCl氣流△MgCl2＋6H2O=====通電△想一想1．為什么許多冶鎂廠建在距離海邊不遠的地方？提示：獲取貝殼容易，獲取海水容易且減少運輸成本。二、鎂的性質(zhì)和用途1．物理性質(zhì)

銀白

色金屬，密度較

小

(1.74

g·cm－3)。2．化學(xué)性質(zhì)點燃2Mg＋O2=====2MgO發(fā)出耀眼白光，有白色固體生成點燃3Mg＋N2=====Mg3N2點燃2Mg＋CO2=====2MgO＋C劇烈燃燒，放出大量的熱，發(fā)出耀眼白光，集氣瓶內(nèi)壁上有黑色斑點物質(zhì)Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑(反應(yīng)劇烈)Cu2＋Mg＋Cu2＋===Mg2＋＋Cu想一想

2．做鎂條在空氣中燃燒的實驗時，用純凈的鎂條和純凈的空氣，燃燒產(chǎn)物是純凈物還是混合物？為什么？點燃點燃點燃提示：鎂條在空氣中燃燒時，與空氣中的O2、N2

發(fā)生反應(yīng)：2Mg＋O2=====2MgO(主要產(chǎn)物)，3Mg＋N2=====Mg3N2(少量)，故燃燒后的產(chǎn)物是混合物。注意：基本上無反應(yīng)2Mg＋CO2=====2MgO＋C，因CO2

在空氣中的含量極少(0.03%)。3.鎂的用途小較大很高自主體驗1．自然界中鎂的主要存在形式是()A．游離態(tài)B．化合態(tài)C．氣態(tài)D．以上說法都不對解析：選B。自然界鎂元素以化合態(tài)存在于地殼和海水中。2．鎂著火時，可用于滅火的物質(zhì)是()A．干冰

C．水B．氮氣

D．黃沙解析：選D。鎂能與CO2、N2發(fā)生反應(yīng)，鎂也能與熱水發(fā)生反應(yīng)且放出H2。3．由海水制備無水氯化鎂，主要有以下步驟：①在一定條件下脫水干燥；②加熟石灰；③加鹽酸；④過濾；⑤蒸發(fā)結(jié)晶。其先后順序正確的是(

)A．②④⑤③①C．③④②⑤①B．③②④①⑤D．②④③⑤①解析：選D。海水――→日曬MgCl2富集――→加熟石灰過濾Mg(OH)2――→加鹽酸蒸發(fā)、結(jié)晶MgCl2·6H2O――→脫水干燥MgCl2要點突破講練互動海水提鎂的工業(yè)流程探究導(dǎo)引1

海水中鎂離子濃度很小，能否把沉淀劑直接加入海水中呢？應(yīng)怎樣操作？提示：不能把石灰乳直接加入海水中；應(yīng)先將海水濃縮或利用海水曬鹽后剩下的苦鹵(母液)。探究導(dǎo)引2海水提取鎂的過程中，為什么不把Mg(OH)2轉(zhuǎn)化成MgO，直接電解MgO呢？提示：氧化鎂的熔點高達2800

℃而氯化鎂熔點為714

℃。要點歸納(1)工業(yè)流程(2)反應(yīng)原理特別提醒沉淀Mg2＋時，雖然NaOH的沉淀效果好,但是在工業(yè)上所用的是廉價的熟石灰。電解氯化鎂所得的氯氣可以綜合應(yīng)用生產(chǎn)鹽酸等。即時應(yīng)用

1．海水中含氯化鎂，是鎂和氯氣的重要來源之一,從海水中提鎂,可按如下步驟進行：①把貝殼制成石灰乳；②在引入的海水中加入石灰乳進行反應(yīng)，沉降、過濾、洗滌沉淀物；③將沉淀物與鹽酸反應(yīng)，結(jié)晶、過濾、干燥產(chǎn)物；④將得到的產(chǎn)物熔融后電解。下列關(guān)于提取鎂的說法正確的是(雙選)(

)A．此法的優(yōu)點之一是原料來源豐富B．進行步驟①②的目的是從海水中提取氯化鎂

C．以上提取鎂的過程中涉及的化學(xué)反應(yīng)有

3個D．第④步電解時會產(chǎn)生氯氣解析：選AD。步驟①②的目的是為了得到氫氧化鎂；提取鎂的過程中貝殼煅燒是分解反應(yīng)，氧化鈣與水反應(yīng)是化合反應(yīng)，氫氧化鈣與氯化鎂反應(yīng)是復(fù)分解反應(yīng)，電解氯化鎂既是分解反應(yīng)又是氧化還原反應(yīng)，共四個化學(xué)反應(yīng)。探究導(dǎo)引鎂單質(zhì)為什么具有活潑性？提示：(1)Mg的原子結(jié)構(gòu)示意圖為，原子半徑較大，最外層僅有2個電子，在反應(yīng)中易失去2個電子從而形成8電子的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。鎂的活潑性要點歸納(1)鎂能與許多非金屬單質(zhì)Cl2、O2、N2、S、P等發(fā)生反應(yīng)且鎂表現(xiàn)強還原性。鎂條能在常用的滅火劑CO2

中燃燒，置換出非金屬單質(zhì)。鎂能與酸反應(yīng)置換出H2

，如Mg

＋△2CH3COOH===Mg2＋＋H2↑＋2CH3COO－。(4)鎂與冷水反應(yīng)緩慢但能與熱水反應(yīng)，反應(yīng)后的溶液中滴加酚酞，酚酞試液變紅。Mg＋2H2O=====Mg(OH)2＋H2↑。即時應(yīng)用2．相同質(zhì)量的鎂條分別在①氧氣；②空氣;③氮氣；④二氧化碳中完全燃燒，燃燒后所得固體產(chǎn)物的質(zhì)量由小到大的順序是(

)A．②<①<③<④B．④＝①＝②＝③C．③<②<①<④D．③<①<②<④解析：選C。設(shè)Mg

為1

mol。點燃①與O2

反應(yīng)：2Mg＋O2=====2MgO,1

mol

Mg在氧氣中完全燃燒后質(zhì)量增加

16

g(0.5

molO2)；點燃③與N2

反應(yīng)：3Mg＋N2=====Mg3N2,1mol

Mg21在

N

中完全燃燒后質(zhì)量增加

9.33

g(3

molN2)；點燃④與CO2

反應(yīng)：2Mg＋CO2=====2MgO＋C,1mol

Mg

在CO2

中完全燃燒后質(zhì)量增加22g(0.5

mol

CO2)。②空氣中主要存在N2、O2、CO2(微量)。Mg在空氣中完全燃燒后質(zhì)量增加值介于①③之間。可知

Mg

燃燒后所得固體產(chǎn)物的質(zhì)量由大到小的順序是④>①>②>③。題型探究權(quán)威預(yù)測海水提取鎂例1

從海水中可提取多種化工原料，下圖是某化工廠對海水資源綜合利用的示意圖：試回答下列問題：(1)海水提取食鹽后的母液中有K＋、Na＋、Mg2＋等陽離子。從離子反應(yīng)的角度考慮，在母液里加入石灰乳起什么作用？

。(2)寫出電解①的離子方程式和電解②的化學(xué)方程式：電解①

。電解②

。(3)海水中的鎂元素處于游離態(tài)還是化合態(tài):

。電解②的反應(yīng)是不是氧化還原反應(yīng)

，原因是

。

(4)在實驗室，將粗鹽提純的過程中，有三處都用到玻璃棒，其作用分別是：①溶解粗鹽：

；②過濾除雜：

；③蒸發(fā)結(jié)晶：

?！舅悸伏c撥】

(1)理清工業(yè)生產(chǎn)流程；(2)依據(jù)每一環(huán)節(jié)加入試劑或生產(chǎn)條件分析出化學(xué)反應(yīng)原理。【解析】(1)加入石灰乳的目的就是將Mg2＋轉(zhuǎn)化為Mg(OH)2沉淀，從而與溶液中的其他成分進行分離，以制得純MgCl2，因此石灰乳起的作用是沉淀劑。電解②的反應(yīng)是氧化還原反應(yīng)，因為Mg、Cl的化合價均發(fā)生了變化。玻璃棒在溶解時的作用是攪拌加速粗鹽的溶解，過濾時則起引流的作用，蒸發(fā)結(jié)晶時，用玻璃棒攪拌，使液體受熱均勻，防止因局部過熱而使液滴或晶體飛濺。【答案】

(1)

作沉淀劑，

Mg2

＋

＋

2OH

－===Mg(OH)2↓，使Mg2＋以沉淀的形式分離出來，便于后續(xù)操作通電—22(2)2Cl－＋2H2O=====2OH

＋H

↑＋Cl

↑通電MgCl2=====Mg＋Cl2↑(3)化合態(tài)

是

鎂、氯的化合價發(fā)生了變化(4)①攪拌，加速溶解

②引流

③攪拌，使液體受熱均勻，防止局部過熱使液滴或晶體飛濺【名師點睛】(1)之所以選用石灰乳而不用石灰水是因為：Ca(OH)2溶解度小,石灰水中溶解的Ca(OH)2少,不利于Mg2＋大量沉淀。

(2)通過對上述海水提鎂工業(yè)流程的分析，利用電解MgCl2產(chǎn)生的Cl2制鹽酸，再應(yīng)用于提取鎂的過程；就地取材，利用貝殼生產(chǎn)氧化鈣，將冶煉鎂廠建在海邊，避免海水的遠程輸送，都是提高經(jīng)濟效益的有力措施。鎂及其化合物的性質(zhì)例2

鎂條在空氣中燃燒生成氧化鎂和氮化鎂，將燃燒后的產(chǎn)物溶解在60

mL

2mol·L－1的鹽酸中，再用20mL

0.5mol·L－1的氫氧化鈉中和多余的鹽酸(提示：氮化鎂和鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為Mg3N2＋8HCl===3MgCl2＋2NH4Cl)，然后在此溶液中加入過量的氫氧化鈉溶液，把氨全部蒸發(fā)出來，用稀鹽酸吸收，稀鹽酸增重0.17g，則燃燒掉的鎂條的質(zhì)量是多少克？【解析】

題中涉及的反應(yīng)方程式有：2Mg＋O2===2MgO3Mg＋N2===Mg3N2MgO＋2HCl===MgCl2＋H2O稀鹽酸增重

0.17 g，即為氨氣的質(zhì)量，所以＋4

3n(NH )＝n(NH

) 0.17

g

17

g·mol－1＝

＝0.01

mol，利用守恒法：鹽酸參與三個反應(yīng)Mg3N2＋8HCl===3MgCl2＋2NH4ClNaOH＋HCl===NaCl＋H2ONH4Cl＋NaOH===NaCl＋NH3↑＋H2O當用氫氧化鈉中和多余的鹽酸后，此時溶液中含有MgCl2、4—NH

Cl

和NaCl，所以Cl

與＋

＋42＋Na

、NH

、Mg

之間電荷守恒，必須滿足下列關(guān)系：—n(Cl

)＋＝n(Na

)＋4＋n(NH

)2＋＋2n(Mg

)，解得n(Mg2＋)＝—n(Cl

)－n(＋＋4Na

)－n(NH

)2＝60×10－3

L×2mol·L－1－20×10－3

L×0.5

mol·L－1－0.01

mol2＝0.05

mol，因此

n(Mg)＝0.05

mol，即

m(Mg)＝0.05

mol×24g·mol－1＝1.2

g?！敬鸢浮?.2

g【規(guī)律方法】“守恒法”在化學(xué)計算中應(yīng)用非常廣泛，其核心思想就是抓住某一個或某系列變化過程中的“一個量”是不變的；如本題中“鎂條經(jīng)過一系列變化最終生成

MgCl2，鎂的物質(zhì)的量就等于MgCl2中Mg2＋的物質(zhì)的量”。熱點示例思維拓展工業(yè)上冶煉鎂的另一途徑【經(jīng)典案例】已知被稱為“國防金屬”的鎂60%來自于海水提取鎂，40%來自于其他途徑。其中工業(yè)上以菱鎂礦(主要成分為

MgCO3，還含有少量的BaCO3)為原料制取金屬鎂也是獲取鎂的主要途徑之一。請你根據(jù)“海水提取鎂”的有關(guān)知識，設(shè)計出上述冶鎂的工業(yè)流程。【解析】

以菱鎂礦為原料，最終也必須獲取氯化鎂，電解氯化鎂獲取鎂。首先用鹽酸溶解