2024-2025學(xué)年高中化學(xué)專題2從海水中獲得的化學(xué)物質(zhì)2-4鎂的提取和應(yīng)用課時(shí)作業(yè)含解析蘇教版必修1

PAGEPAGE7課時(shí)作業(yè)17鎂的提取和應(yīng)用時(shí)間：45分鐘滿分：100分一、選擇題(每小題4分，共48分)1．相識(shí)反應(yīng)條件對(duì)化學(xué)反應(yīng)的影響，對(duì)學(xué)好化學(xué)具有重要意義。下列說(shuō)法正確的是(D)A．鎂在空氣中或純凈氧氣中燃燒的產(chǎn)物肯定只有MgOB．鈉在敞口容器中長(zhǎng)期存放或在空氣中燃燒的產(chǎn)物肯定是Na2O2C．工業(yè)上一般用電解氧化鎂的方法制取金屬鎂D．工業(yè)上電解熔融的氯化鈉制取金屬鈉解析：鎂在空氣中燃燒的產(chǎn)物有氧化鎂、氮化鎂和碳，A錯(cuò)誤；鈉在空氣中長(zhǎng)期放置，產(chǎn)物是碳酸鈉，B錯(cuò)誤；由于氧化鎂熔點(diǎn)特殊高，所以工業(yè)上電解熔融氯化鎂制取金屬鎂。2．下列關(guān)于鎂和鈉的比較，結(jié)論正確的是(A)A．鋁鎂合金的硬度較大，鈉鉀合金的硬度較小B．因?yàn)殁c的金屬性比鎂要強(qiáng)，所以鈉的熔點(diǎn)比鎂要高C．鎂能置換硫酸銅溶液中的銅，鈉也能置換硫酸銅溶液中的銅D．在空氣中都能被點(diǎn)燃，生成的產(chǎn)物都是氧化物，氧在產(chǎn)物中的化合價(jià)都是－2解析：鈉鉀合金在常溫時(shí)能呈液態(tài)，故A正確；鈉的熔點(diǎn)比鎂的低，故B項(xiàng)錯(cuò)誤；鈉不能置換CuSO4溶液中的銅，鈉先與H2O反應(yīng)，故C項(xiàng)錯(cuò)誤；在空氣中點(diǎn)燃Na和Mg產(chǎn)物分別是Na2O2和MgO、Mg3N2，其中Na2O2為過(guò)氧化物，氧的化合價(jià)為－1價(jià)，故D項(xiàng)錯(cuò)誤。3．由海水制備無(wú)水氯化鎂，主要有以下步驟：①在肯定條件下脫水干燥；②加熟石灰；③加鹽酸；④過(guò)濾；⑤蒸發(fā)結(jié)晶。其先后依次正確的是(D)A．②④⑤③① B．③②④①⑤C．③④②⑤① D．②④③⑤①解析：eq\x(海水)eq\o(→,\s\up15(日曬),\s\do15())eq\x(MgCl2富集)eq\o(→,\s\up15(加熟石灰),\s\do15(過(guò)濾))eq\x(MgOH2)eq\o(→,\s\up15(加鹽酸),\s\do15(蒸發(fā)、結(jié)晶))eq\x(MgCl2·6H2O)eq\o(→,\s\up15(脫水),\s\do15(干燥))eq\x(MgCl2)4．1.0g鎂在氧氣中燃燒后固體質(zhì)量增加0.67g，但在空氣中燃燒后固體質(zhì)量的增加量小于0.67g，其緣由是(D)A．鎂在空氣中燃燒不完全B．在空氣中部分鎂與CO2反應(yīng)C．在空氣中部分鎂與水蒸氣反應(yīng)D．在空氣中部分鎂與N2反應(yīng)解析：Mg在空氣中燃燒，除與O2反應(yīng)生成MgO外，主要還發(fā)生反應(yīng)：3Mg＋N2eq\o(=,\s\up15(點(diǎn)燃))Mg3N2，導(dǎo)致固體質(zhì)量的增加量削減。5．等質(zhì)量的鎂分別在CO2、O2中燃燒，下列有關(guān)說(shuō)法正確的是(A)A．在CO2中燃燒時(shí)所得固體產(chǎn)物的質(zhì)量較大B．在O2中燃燒時(shí)所得固體產(chǎn)物的質(zhì)量較大C．兩個(gè)反應(yīng)中氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比都是21D．兩個(gè)反應(yīng)中氧元素均被還原解析：Mg在CO2中燃燒時(shí)生成MgO和C，在O2中燃燒時(shí)只生成MgO，故Mg在CO2中燃燒時(shí)所得固體產(chǎn)物的質(zhì)量較大，A項(xiàng)正確，B項(xiàng)錯(cuò)誤；兩個(gè)反應(yīng)中氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比都是12，C項(xiàng)錯(cuò)誤；Mg在CO2中燃燒時(shí)，CO2中的氧元素沒(méi)有被還原，D項(xiàng)錯(cuò)誤。6．下列說(shuō)法不正確的是(D)A．通過(guò)電解熔融的無(wú)水MgCl2可以制得金屬鎂B．鎂條在空氣中燃燒所得的固體物質(zhì)是混合物C．氧化鎂是優(yōu)質(zhì)的耐火材料D．金屬鎂質(zhì)地松軟，不相宜制作高強(qiáng)度的合金材料解析：金屬鎂密度小，但含鎂5%～30%的鎂鋁合金不僅質(zhì)輕，而且比純鋁更堅(jiān)硬，強(qiáng)度更大，又簡(jiǎn)單加工，被廣泛應(yīng)用于飛機(jī)工業(yè)。7．肯定量的Mg和MgO的混合物投入100mL、2mol·L－1的稀鹽酸中完全溶解后，再向反應(yīng)后的溶液中加入4mol·L－1的NaOH溶液，要使Mg元素全部沉淀出來(lái)，所加入的NaOH溶液的體積最少是(B)A．100mLB.50mLC.25mLD．由于Mg、MgO的質(zhì)量未知，無(wú)法推斷解析：Mg元素全部沉淀后，溶液中只有NaCl，其中Na＋全部來(lái)自于NaOH溶液，其中Cl－全部來(lái)自于稀HCl，且有n(NaOH)＝n(HCl)＝0.100L×2mol·L－1＝0.2mol＝c(NaOH)·V(NaOH)，所以V(NaOH)＝eq\f(0.2mol,4mol·L－1)＝0.05L＝50mL。8．(雙選)下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(CD)A．MgO中Mg2＋與O2－電子層結(jié)構(gòu)相同B．MgCl2溶液在相宜條件下結(jié)晶生成MgCl2·6H2OC．熱穩(wěn)定性MgCl2·6H2O比MgCl2強(qiáng)D．工業(yè)上電解MgCl2溶液制取Mg解析：如下圖所示，Mg2＋與O2－電子層結(jié)構(gòu)相同。由從海水中提取鎂的學(xué)問(wèn)可知，MgCl2溶液在相宜條件下結(jié)晶生成MgCl2·6H2O。MgCl2·6H2O在肯定條件下加熱脫水生成MgCl2，則熱穩(wěn)定性MgCl2·6H2O比MgCl2弱。工業(yè)上用電解法制取鎂，電解的是熔融的MgCl2而不是MgCl2溶液。9．0.1mol某元素的單質(zhì)干脆與氯氣反應(yīng)后，質(zhì)量增加了7.1g，這種元素是(B)A．Na B．MgC．Fe D．K解析：0.1mol～7.1g，即1mol～71g，由M(Cl2)＝71g·mol－1推知金屬必需為二價(jià)金屬。10．在氯化鎂溶液中，分別投入下列各物質(zhì)，既有沉淀出現(xiàn)又有氣體產(chǎn)生的是(B)A．氯化鈉 B．金屬鈉C．碳酸鈉 D．氫氧化鈉解析：2Na＋2H2O=2NaOH＋H2↑，MgCl2＋2NaOH=Mg(OH)2↓＋2NaCl。11．由鋅、鐵、鋁、鎂4種金屬中的兩種組成的混合物10g，與足量的鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生的H2在標(biāo)準(zhǔn)狀況下為11.2L，則混合物中肯定含有的金屬是(C)A．鋅 B．鐵C．鋁 D．鎂解析：本題可用極值法求解。鋅、鐵、鋁、鎂各為10g，與足量的鹽酸反應(yīng)生成的H2分別是3.4L、4L、12.4L、9.3L，生成的氣體有大于11.2L的和小于11.2L的，而大于11.2L的只有Al，所以必定有鋁。12．某探討性學(xué)習(xí)小組為了探究鎂粉與溴水反應(yīng)的機(jī)理，做了如下四組試驗(yàn)：①將鎂粉投入冷水中，未見(jiàn)任何現(xiàn)象；②將鎂粉放入溴水中，視察到只是起先時(shí)產(chǎn)生極少量的氣泡，但溴水的顏色漸漸褪去；③將鎂粉放入液溴中，未視察到任何明顯現(xiàn)象；④向含足量鎂粉的液溴中滴加幾滴水，視察到溴的紅棕色很快褪去。則下列關(guān)于鎂與溴水的反應(yīng)機(jī)理的論述中正確的是(D)A．鎂粉只干脆與溴水中的溴反應(yīng)B．鎂粉只與溴水中的酸反應(yīng)C．產(chǎn)生極少量的氣泡是由于鎂粉與水發(fā)生了反應(yīng)D．鎂粉在水的催化作用下與溴發(fā)生反應(yīng)解析：由①知鎂和水常溫下不反應(yīng)；由②知鎂和溴水反應(yīng)時(shí)，有少量鎂和氫溴酸反應(yīng)，大量鎂和溴反應(yīng)，而且反應(yīng)很快；由③知鎂和純溴常溫下不反應(yīng)；由④知少量水是鎂和溴反應(yīng)的催化劑。二、非選擇題(共52分)13．(8分)在如圖所示的轉(zhuǎn)化關(guān)系中，A、B、C為單質(zhì)，其余方框內(nèi)的物質(zhì)均為化合物，B、X、N在常溫下均為氣體，C為黑色固體，D為白色沉淀，A、Y、Z、M、D中含有同一種元素(框圖中某些生成物已經(jīng)略去)。已知：Mg3N2＋6H2O=3Mg(OH)2↓＋2NH3↑。請(qǐng)?zhí)顚?xiě)下列空白。(1)寫(xiě)出下列有關(guān)化學(xué)方程式：①2Mg＋CO2eq\o(=,\s\up15(點(diǎn)燃))2MgO＋C；②3Mg＋N2eq\o(=,\s\up15(點(diǎn)燃))Mg3N2；④Mg(OH)2eq\o(=,\s\up15(△))MgO＋H2O。(2)試擬定工業(yè)上由Y制取單質(zhì)A的反應(yīng)原理：MgO＋2HCl=MgCl2＋H2O、MgCl2(熔融)eq\o(=,\s\up15(電解))Mg＋Cl2↑(用化學(xué)方程式表示)。解析：依據(jù)圖中轉(zhuǎn)化關(guān)系和D為白色沉淀、N為氣體，可知Z為Mg3N2，A為Mg，B為N2，C為C，D為Mg(OH)2，M為MgCl2，Y為MgO。14．(16分)鎂是一種活潑的金屬，可以在CO2中燃燒生成MgO和C(2Mg＋CO2eq\o(=,\s\up15(點(diǎn)燃))2MgO＋C)，海水中鎂含量很大，世界上生產(chǎn)的鎂60%來(lái)自海水。海水提鎂，須要在海水中加堿[Mg2＋＋2OH－=Mg(OH)2↓]，然后沉淀分別后轉(zhuǎn)化為氯化鎂[Mg(OH)2＋2H＋=Mg2＋＋2H2O]，最終電解得到金屬鎂[MgCl2(熔融)eq\o(=,\s\up15(電解))Mg＋Cl2↑]。試依據(jù)你已有的學(xué)問(wèn)，回答下列問(wèn)題：(1)請(qǐng)用圖示表示工業(yè)上用海水提煉鎂的主要工序海水eq\o(→,\s\up15(熟石灰))氫氧化鎂eq\o(→,\s\up15(鹽酸))氯化鎂eq\o(→,\s\up15(電解))鎂。(2)若金屬鎂的提取都是利用電解氯化鎂來(lái)進(jìn)行的。請(qǐng)寫(xiě)出電解氯化鎂的化學(xué)方程式MgCl2(熔融)eq\o(=,\s\up15(電解))Mg＋Cl2↑，在電解過(guò)程中還原劑是MgCl2，氧化產(chǎn)物是Cl2。(3)若用電解制得的鎂來(lái)制鎂粉，可將鎂加熱變成蒸氣，然后冷卻得到鎂粉，這個(gè)過(guò)程能在空氣中進(jìn)行嗎？不能緣由是什么？鎂可以被氧氣氧化(寫(xiě)出一種即可)；現(xiàn)有氣體：二氧化碳、氫氣、氬氣、氮?dú)?、氧氣，可以選擇的氣體是氫氣、氬氣。解析：由于鎂在海水中主要以MgCl2、MgSO4的形式存在，因此要將鎂提煉出來(lái)，首先須要將其沉淀，然后轉(zhuǎn)化為MgCl2溶液，濃縮，最終電解熔融的MgCl2。在反應(yīng)MgCl2(熔融)eq\o(=,\s\up15(電解))Mg＋Cl2↑中，氧化劑和還原劑都是MgCl2，氯元素的化合價(jià)上升，得到氧化產(chǎn)物Cl2；將鎂加熱為蒸氣，冷卻過(guò)程中肯定不能與O2、N2、CO2接觸，因?yàn)殒V可以與它們發(fā)生反應(yīng)，故在以上氣體中，只能選擇氫氣和氬氣。15．(14分)現(xiàn)擬在試驗(yàn)室里利用空氣和鎂粉為原料制取少量氮化鎂(Mg3N2)。已知試驗(yàn)中可能會(huì)發(fā)生下列反應(yīng)：①2Mg＋O2eq\o(=,\s\up15(△))2MgO；②3Mg＋N2eq\o(=,\s\up15(△))Mg3N2；③2Mg＋CO2eq\o(=,\s\up15(△))2MgO＋C；④Mg＋H2O(g)eq\o(=,\s\up15(△))MgO＋H2；⑤Mg3N2＋6H2O=3Mg(OH)2＋2NH3↑。可供選擇的裝置和藥品如下圖所示(鎂粉、還原鐵粉均已干燥，裝置內(nèi)所發(fā)生的反應(yīng)是完全的，整套裝置的末端與干燥管相連)?；卮鹣铝袉?wèn)題：(1)在設(shè)計(jì)試驗(yàn)方案時(shí)，除裝置A、E外，還應(yīng)選擇的裝置(填字母代號(hào))及其目的分別為B，目的是除去空氣中的水蒸氣，避開(kāi)反應(yīng)④發(fā)生；D，目的是除去空氣中的CO2，避開(kāi)反應(yīng)③發(fā)生；F，目的是除去空氣中的O2，避開(kāi)反應(yīng)①發(fā)生。(2)連接并檢查試驗(yàn)裝置的氣密性。試驗(yàn)起先時(shí)，打開(kāi)自來(lái)水的開(kāi)關(guān)，將空氣從5升的儲(chǔ)氣瓶壓入反應(yīng)裝置，則氣流流經(jīng)導(dǎo)管的依次是(填字母代號(hào))j→h→g→d→c→k→l(或l→k)→a→b(或b→a)。(3)通氣后，假如同時(shí)點(diǎn)燃A、F裝置的酒精燈，對(duì)試驗(yàn)結(jié)果有何影響？制得的氮化鎂不純，緣由是A裝置沒(méi)有排完空氣，加熱時(shí)空氣中的氧氣、CO2、水蒸氣等與鎂反應(yīng)。(4)請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)試驗(yàn)，驗(yàn)證產(chǎn)物是氮化鎂：取少量產(chǎn)物置于試管中，加入適量水，將潮濕的紅色石蕊試紙置于試管口，假如能夠看到潮濕的紅色石蕊試紙變藍(lán)，則說(shuō)明產(chǎn)物是氮化鎂。解析：本試驗(yàn)的目的是在試驗(yàn)室里利用空氣和鎂粉為原料制取少量氮化鎂(Mg3N2)，氧氣、二氧化碳和水都能與鎂反應(yīng)，所以在把氮?dú)馔ㄈ階之前要除去空氣中的氧氣、二氧化碳和水蒸氣，除去氧氣要用裝置F，除去二氧化碳要用裝置D，除去水蒸氣要用裝置B，并且除去的先后依次為：二氧化碳、水蒸氣、氧氣。16．(14分)海水中有特別豐富的化學(xué)資源，從海水中可提取多種化工原料，下圖是某工廠對(duì)海水資源綜合利用的示意圖。試回答下列問(wèn)題。(1)粗鹽中含有：Ca2＋、Mg2＋、SOeq\o\al(2－,4)等雜質(zhì)，精制后可得飽和NaCl溶液，精制時(shí)通常在溶液中依次加入過(guò)量的BaCl2溶液、過(guò)量的NaOH溶液和過(guò)量的Na2CO3溶液，過(guò)濾后向?yàn)V液中加入鹽酸至溶液呈中性。請(qǐng)寫(xiě)出加入鹽酸后可能發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)的離子方程式：H＋＋OH－=H2O,2H＋＋COeq\o\al(2－,3)=H2O＋CO2↑。(2)海水提取食鹽后的母液中有K＋、Na＋、Mg2＋等陽(yáng)離子。從離子反應(yīng)的角度思索，在溶液中加入石灰乳起什么作用？提取母液中Mg2＋。(3