高中化學(xué)第3章自然界中的元素第4節(jié)第1課時(shí)海水中的元素鎂與海水提鎂課件魯科版必修

1.了解海水中元素的存在和用途，認(rèn)識綜合開發(fā)利用海水資源的重要意義。2.了解海水提鎂的過程及化學(xué)原理，認(rèn)識鎂單質(zhì)的還原性和重要用途。核心素養(yǎng)發(fā)展目標(biāo)達(dá)標(biāo)檢測檢測評價(jià)達(dá)標(biāo)過關(guān)新知導(dǎo)學(xué)啟迪思維探究規(guī)律內(nèi)容索引NEIRONGSUOYIN新知導(dǎo)學(xué)XINZHIDAOXUE011.海水中的元素可分為常量元素和微量元素常量元素(即每升海水中的含量均

mg的元素)有：

、

、

、硫、鈣、鉀、碳、鍶、

、硼、氟共11種；微量元素(即每升海水中含量

mg的元素)如：

、

、

等元素。2.海水元素對人體的重要性或主要用途食鹽是人體的必需物質(zhì)，并對人體的

和

都有著重要作用；碘用于制藥，人體缺碘會導(dǎo)致大脖子病，一般加碘食鹽中添加的是

；

可作為熱核反應(yīng)的重要材料之一，制造

電池，特種合金的原料；鈾可作為

。一、海水——元素寶庫答案大于1氯鈉鎂溴低于1鋰碘鈾血液循環(huán)新陳代謝KIO3鋰核燃料鋰歸納總結(jié)海水中的多種元素均是以化合態(tài)形式存在，若元素由化合態(tài)轉(zhuǎn)化成游離態(tài)，元素化合價(jià)一定發(fā)生變化，即一定發(fā)生氧化還原反應(yīng)。例1不需要化學(xué)變化就能夠從海水中獲得的物質(zhì)是A.氯、溴、碘 B.鈉、鎂、鋁C.燒堿、氫氣 D.食鹽、淡水解析獲得Cl2、NaOH、H2需要電解飽和食鹽水；獲得Na、Mg、Al需電解相應(yīng)熔融物，Br2、I2需由Br－、I－氧化得到；食鹽、淡水分別通過海水蒸發(fā)、蒸餾即可得到，為物理變化。√答案解析方法規(guī)律從海水提取化學(xué)物質(zhì)不一定發(fā)生化學(xué)變化。如海水提取氯化鈉和淡水等。1.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(yīng)的化學(xué)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(yīng)的化學(xué)方程式為____________________________________。(3)將氫氧化鎂與鹽酸反應(yīng)，化學(xué)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(MgCl2·6H2O)，然后在HCl氣流中加熱，轉(zhuǎn)化成氯化鎂。反應(yīng)的化學(xué)方程式為______________________________。(4)電解熔融氯化鎂制得金屬鎂。反應(yīng)的化學(xué)方程式為______________________。二、鎂與海水提鎂答案CaCO3

CaO＋CO2↑CaO＋H2O===Ca(OH)2MgCl2＋Ca(OH)2===Mg(OH)2↓＋CaCl2Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2OMg(OH)2＋2H＋===Mg2＋＋2H2OMgCl2·6H2OMgCl2＋6H2OMgCl2

Mg＋Cl2↑2.根據(jù)下列鎂的化學(xué)性質(zhì)實(shí)驗(yàn)填寫表格實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)操作實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象反應(yīng)化學(xué)方程式或離子方程式鎂在O2中燃燒取一段鎂條，觀察它的顏色。用砂紙把表面的氧化膜擦凈，觀察金屬鎂的顏色和光澤，用坩堝鉗夾住鎂條，點(diǎn)燃____________________________________________________________________________________鎂在CO2中燃燒把點(diǎn)燃的鎂條放入盛有二氧化碳?xì)怏w的集氣瓶里(集氣瓶底部要放一些細(xì)沙或少量水)____________________________________________________________________________________________________鎂與稀鹽酸反應(yīng)把一小段擦去氧化膜的鎂條放入一定量的稀鹽酸中_________________________________________________________________答案鎂條劇烈燃燒，發(fā)出耀眼的白光，放出大量的熱，生成白色粉末鎂條燃燒，發(fā)出耀眼的白光，生成白色固體，在集氣瓶的內(nèi)壁有黑色固體附著鎂條表面有大量氣泡產(chǎn)生，鎂條逐漸溶解2Mg＋O22MgO2Mg＋CO22MgO＋CMg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑歸納總結(jié)(1)海水提鎂①海水提鎂的方法向海水中加堿，得到氫氧化鎂沉淀，將沉淀分離出來后再加入鹽酸使它轉(zhuǎn)變成氯化鎂；之后，經(jīng)過結(jié)晶、過濾、干燥、電解，就可得到金屬鎂。②海水提鎂的流程③提高“海水提鎂”經(jīng)濟(jì)效益的措施以海邊的貝殼等為原料，價(jià)格低廉且取之不竭；電解產(chǎn)生的Cl2用于制鹽酸，循環(huán)使用。(2)鎂的性質(zhì)①鎂是一種銀白色金屬，密度比較小，硬度較小，熔、沸點(diǎn)較低，具有良好的導(dǎo)電和導(dǎo)熱性。②鎂原子最外層有2個電子，在化學(xué)反應(yīng)中容易失去最外層的2個電子形成Mg2＋，因此Mg是活潑的金屬，具有強(qiáng)還原性，可與活潑非金屬單質(zhì)(如O2、Cl2、N2)、酸等反應(yīng)。③鎂易與空氣中的氧氣反應(yīng)形成致密的氧化膜，阻止鎂繼續(xù)被氧化，故鎂不必特殊保存。④鎂與二氧化碳反應(yīng)實(shí)質(zhì)是鎂置換出碳的反應(yīng)，也是金屬置換非金屬單質(zhì)的典型例子。⑤“二氧化碳不能助燃”不是絕對的，二氧化碳對絕大多數(shù)可燃物是良好的滅火劑，而對K、Ca、Na(失電子能力比Mg強(qiáng))等可燃物則是助燃劑。

例2從海水中提取鎂，正確的方法是

答案解析√解析A項(xiàng)，Mg(OH)2難溶不易電解，且使用NaOH做沉淀劑不經(jīng)濟(jì)，不可行；B項(xiàng)，在海水中直接加鹽酸，海水中的MgCl2無法分離出來，不可行；C項(xiàng)，MgO熔點(diǎn)高，熔融時(shí)電解消耗的能量大，不可行；只有D項(xiàng)經(jīng)濟(jì)可行。

易錯警示(1)鎂的還原性很強(qiáng)，不能用還原劑還原法制取鎂。因MgO的熔點(diǎn)比MgCl2高得多，應(yīng)用電解熔融的MgCl2制取鎂，不能用電解熔融的MgO制取鎂。(2)往海水中加入的堿應(yīng)是石灰乳[Ca(OH)2]而不是NaOH，因石灰乳可由海邊貝殼來制取，比NaOH廉價(jià)易得。例3下列有關(guān)鎂的敘述中正確的是A.鎂條燃燒引起的火災(zāi)可用CO2撲滅B.鎂與稀硝酸反應(yīng)放出氫氣C.鎂質(zhì)容器可以貯存、運(yùn)輸濃硫酸D.鎂在二氧化碳中的燃燒產(chǎn)物不只有氧化鎂

解析鎂與二氧化碳在點(diǎn)燃條件下劇烈反應(yīng)，鎂與稀硝酸和濃硫酸在常溫下能劇烈反應(yīng)，且不能放出氫氣，故A、B、C項(xiàng)錯誤；Mg在CO2中燃燒的產(chǎn)物中還有碳，D項(xiàng)正確?！檀鸢附馕鲆族e警示鉀、鈣、鈉、鎂等活潑金屬著火時(shí)，不能用泡沫滅火器(產(chǎn)生CO2)滅火；鎂與氧化性酸(硝酸和濃硫酸)反應(yīng)不生成氫氣；鎂在高溫條件也可與水蒸氣反應(yīng)；鎂在空氣中燃燒除與氧氣反應(yīng)外，還發(fā)生反應(yīng)N2＋3MgMg3

N2(微量)，2Mg＋CO22MgO＋C(微量)。解析根據(jù)海水提鎂步驟可知涉及的反應(yīng)有：①CaCO3

CaO＋CO2↑、CaO＋H2O===Ca(OH)2，②MgCl2＋Ca(OH)2===Mg(OH)2↓＋CaCl2，③Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O，④MgCl2·6H2O

MgCl2＋6H2O；⑤MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑。①為分解反應(yīng)、化合反應(yīng)，②為復(fù)分解反應(yīng)，③為復(fù)分解反應(yīng)，④為分解反應(yīng)，⑤為分解反應(yīng)。沒有涉及到置換反應(yīng)。例4某工廠采用如下步驟從海水中提取鎂：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；③將沉淀物與鹽酸反應(yīng)，結(jié)晶，過濾，得到含結(jié)晶水的晶體；④將所得晶體在一定條件下加熱得到無水氯化鎂；⑤電解熔融氯化鎂，得到金屬鎂。(1)請寫出步驟①⑤中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：__________________________________________________、___________________________。

答案解析CaCO3CaO＋CO2↑，CaO＋H2O===Ca(OH)2MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑(2)請寫出步驟③中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式：_______________________________。(3)在以上提取鎂的過程中，沒有涉及的化學(xué)反應(yīng)類型是_____(填字母)。A.分解反應(yīng) B.化合反應(yīng)C.復(fù)分解反應(yīng) D.置換反應(yīng)(4)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)：______________________________________________________________________________________。答案Mg(OH)2＋2H＋===Mg2＋＋2H2OD電解產(chǎn)生的Cl2用于制HCl；利用貝殼分解生成的CaO制石灰乳，降低成本(任寫一種，合理均可)規(guī)律總結(jié)海水提鎂為提高經(jīng)濟(jì)效益采用的措施：(1)就地取材。海水提鎂廠設(shè)在海邊，利用貝殼生產(chǎn)氫氧化鈣；(2)循環(huán)利用，提高原料的利用率。電解MgCl2可得Cl2，Cl2用于制取鹽酸，鹽酸再與Mg(OH)2反應(yīng)。學(xué)習(xí)小結(jié)返回達(dá)標(biāo)檢測DABIAOJIANCE02123456解析在每升海水中含量低于1mg的元素稱為海水中的微量元素。1.下列元素①Cl

②Na

③Br

④I

⑤Mg

⑥U屬于海水中的微量元素的是A.①②⑤ B.④⑥C.①②③④ D.③④⑤⑥√答案解析123452.關(guān)于2Mg＋CO22MgO＋C的敘述正確的是

2做還原劑被還原發(fā)生氧化反應(yīng)D.1molMg參加反應(yīng)時(shí)轉(zhuǎn)移NA個電子解析Mg元素化合價(jià)由0→＋2，化合價(jià)升高發(fā)生氧化反應(yīng)，Mg做還原劑，1molMg參加反應(yīng)時(shí)轉(zhuǎn)移2mol電子，即2NA個電子；C元素化合價(jià)由＋4→0，發(fā)生還原反應(yīng)，CO2做氧化劑?！檀鸢附馕?123453.鎂粉在焰火、閃光彈、鞭炮中是不可缺少的原料，工業(yè)制造鎂粉是將鎂蒸氣在某氣體中冷卻，下列可作為冷卻氣體的是①空氣②CO2

③Ar

④H2

⑤N2A.①和② B.②和③C.③和④ D.④和⑤解析鎂蒸氣在某氣體中冷卻，則該氣體必須在高溫下不與鎂反應(yīng)，而在高溫下鎂蒸氣與N2、O2、CO2均能反應(yīng)，與Ar和H2不反應(yīng)。√答案解析6123454.由海水制取無水氯化鎂，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濃縮結(jié)晶。其先后順序正確的是A.①③⑤③① B.③②④①⑤C.③④②⑤① D.②④③⑤①解析由海水制取無水氯化鎂需先制得Mg(OH)2，后加鹽酸?！檀鸢附馕?5.已知鎂能分別與O2、N2、CO2反應(yīng)，反應(yīng)的化學(xué)方程式分別是2Mg＋O22MgO、3Mg＋N2Mg3N2、2Mg＋CO22MgO＋C。把等質(zhì)量的金屬鎂分別放在：①足量純氧氣中；②足量二氧化碳?xì)怏w中；③足量空氣中，完全燃燒后，得到的固體物質(zhì)的質(zhì)量分別對應(yīng)的是W1g、W2g和W3g。以下三者的關(guān)系正確的是A.W1>W2>W3 B.W3＝W1>W2C.W3>W2>W1 D.W2>W1>W3123456答案解析√解析由于鎂在氧氣中燃燒只生成MgO，而鎂在二氧化碳?xì)怏w中燃燒生成MgO和C；所以W2>W1。鎂在空氣中燃燒，除生成MgO外，還有少量Mg3N2，設(shè)1mol鎂完全與O2反應(yīng)生成1molMgO，其固體質(zhì)量為40g；1molMg與氮?dú)馔耆磻?yīng)，生成

固體質(zhì)量為33.3g，故在空氣中生成的固體質(zhì)量應(yīng)在40g與33.3g之間，所以有W1>W3。綜合上述分析，得關(guān)系式為W2>W1>W3。1234566.海水的綜合利用可以制備金屬鎂，其流程如下所示：12345解析其成分是CaCO3，能轉(zhuǎn)化為Ca(OH)2可以提供反應(yīng)所需的堿。CaCO3CaO＋CO2↑、CaO＋H2O===Ca(OH)2。6答案解析(1)海水提鎂要用到海灘上的貝殼。貝殼的作用是________________________，貝殼所經(jīng)