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专题二从海水中获得的化学物质第二单元钠、镁及其化合物第4课时镁的提取及应用1．了解镁单质的生产原理和用途(重点)。2．能用实验的方法探索和认识镁及其化合物的性质(重点)。01课前自主梳理02课堂合作探究03演练效果检测课时作业知识点一镁的提取涉及的反应方程式为：(1)利用贝壳制取石灰乳：________________________________________________。CaCO3=====高温CaO＋CO2↑，CaO＋H2O===Ca(OH)2(2)沉淀Mg2＋：MgCl2＋Ca(OH)2===CaCl2＋Mg(OH)2↓。(3)提取MgCl2：________________________________。(4)制取金属镁：____________________________。Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2OMgCl2(熔融)=====通电Mg＋Cl2↑[自我诊断]1．从海水中提取金属镁，正确的方法是()A．海水――→NaOHMg(OH)2――→通电MgB．海水――→HClMgCl2溶液―→MgCl2(熔融)――→通电MgC．海水――→石灰乳Mg(OH)2――→灼烧MgO――→通电MgD．海水――→石灰乳Mg(OH)2――→HClMgCl2溶液―→MgCl2(熔融)――→通电Mg解析：镁应由电解熔融的MgCl2得到，而不能由电解MgO得到，因为MgO的熔点比MgCl2高得多。往海水中加入的碱应是石灰乳[即Ca(OH)2]而不是NaOH，因为石灰乳可由海边贝壳来制取，比NaOH要便宜得多。直接加盐酸于海水中，所得的MgCl2无法分离出来。答案：D知识点二镁的性质1．化学性质镁原子结构示意图：，在化学反应中易_____最外层的电子形成______，表现_______。失去还原性Mg2＋实验操作实验现象镁条_________，发出____________，放出大量的热，生成白色粉末，同时在瓶内壁有黑色物质附着镁条逐渐溶解，溶液中有_____产生，试管壁_____化学方程式2Mg＋CO2=====点燃2MgO＋CMg＋H2SO4===MgSO4＋H2↑镁还能与O2、N2反应，方程式为2Mg＋O2=====点燃2MgO，3Mg＋N2=====点燃Mg3N2。剧烈燃烧耀眼的白光气泡发热2．物理性质及用途(连线)[自我诊断]2．下列有关镁的叙述不正确的是()A．空气中点燃镁条，有耀眼白光，故用作制照明弹的材料B．镁条着火，可使用泡沫灭火器灭火C．MgO虽然密度小，但熔点很高D．镁能与热水反应，反应程度不如钠剧烈解析：金属镁能与CO2和H2O反应，故镁条着火，不可使用泡沫灭火器灭火。答案：B要点一从海水中提取镁[典例1]目前世界上60%的镁是从海水中提取的。已知海水提镁的主要步骤如下：学生就这个课题提出了以下问题：Ⅰ.在海水提镁的过程中如何实现对镁离子的富集？有三个学生提出自己的观点。学生1的观点：直接往海水中加入沉淀剂。学生2的观点：高温加热蒸发海水后，再加入沉淀剂。学生3的观点：利用晒盐后的苦卤水，再加入沉淀剂。请你评价三个学生提出的观点是否正确(填“是”或“否”)，并简述理由。是否正确简述理由学生1学生2学生3Ⅱ.在海水提镁的过程中如何实现对镁离子的分离？(1)为了使镁离子沉淀下来，加入的足量试剂①是______________________(填化学式)。(2)加入的足量试剂②是______________(填化学式)。(3)试从节约能源，提高金属镁的纯度分析，以下适宜的冶炼镁的方法是________。A．Mg(OH)2――→灼烧MgO――→电解2800℃MgB．Mg(OH)2――→灼烧MgO――→C还原MgC．Mg(OH)2――→HClMgCl2――→电解714℃MgD．Mg(OH)2――→HClMgCl2――→活泼金属还原Mg[解析]Ⅰ.海水中镁的总量虽然多，但是镁离子浓度却很小，若直接往海水中加入沉淀剂，则所需要的沉淀剂用量大，不经济。高温加热蒸发海水，固然可以提高镁离子浓度，降低使用沉淀剂的成本，却消耗了大量能源，大大增加了能耗的成本。海水晒盐时，利用了太阳能，在得到食盐的同时，增大了镁离子浓度，剩余苦卤水得到了合理利用，降低了成本。Ⅱ.(3)氢氧化镁灼烧分解需要吸收热量，电解熔融的MgO需要2800℃的高温，这些因素都需要消耗大量的能量；由于镁很活泼，用C或活泼金属还原MgO或MgCl2时非常困难，所以最好用电解熔融的MgCl2制取金属镁。[答案]Ⅰ.是否正确简述理由学生1否海水中镁离子浓度小，沉淀剂的用量大，不经济学生2否能源消耗大，海水的综合利用低，成本高学生3是镁离子富集浓度高、成本低Ⅱ.(1)Ca(OH)2(2)HCl(3)C1．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加熟石灰；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实质是海水分离提纯的过程。从海水制备无水氯化镁，利用的原料是贝壳和海水，可按如下步骤进行：①把贝壳制成石灰乳；②在引入的海水中加入石灰乳，沉降，过滤，洗涤沉淀物；③将沉淀物与盐酸反应、结晶、过滤、干燥产物。答案：D要点二镁的性质[典例2]下列说法不正确的是()A．金属镁在空气中较易被氧化，生成的氧化层对金属镁有保护作用B．去除表面氧化膜的金属镁，能在空气中点燃，产生耀眼的白光C．将镁粉加到水中加热煮沸冷却后，滴加酚酞，会变红色D．氮气很稳定，即使高温加热，去除表面氧化膜的镁条也不能与氮气反应[解析]镁条表面的氧化层对镁有保护作用，A正确；镁条在空气中可点燃，B正确；镁粉在加热条件下可与水缓慢反应生成Mg(OH)2沉淀物，Mg(OH)2微量溶解在水中，使溶液呈碱性，C正确；镁条可以在高温下与氮气反应，D不正确。[答案]D1．镁的化学性质性质举例反应方程式与O2反应2Mg＋O2=====点燃2MgO与非金属单质反应与N2反应3Mg＋N2=====点燃Mg3N2与非氧化性酸反应Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑与水反应Mg＋2H2O=====沸水Mg(OH)2＋H2↑与氧化物反应2Mg＋CO2=====点燃2MgO＋C与盐溶液反应Mg＋Cu2＋===Mg2＋＋Cu2．镁的燃烧反应由于金属镁的化学性质十分活泼，在空气中可以与氧气、二氧化碳以及氮气反应。反应方程式如下：2Mg＋O2=====点燃2MgO；3Mg＋N2=====点燃Mg3N2；2Mg＋CO2=====点燃2MgO＋C。所以燃烧产物为MgO、Mg3N2和C的混合物。但是，在空气中反应的主要产物是MgO。因为氧气的化学性质十分活泼，而且在空气中的含量很大，所以主要发生此反应。另外，虽然二氧化碳和氮气的性质都不活泼，但氮气在空气中的含量占78%，含量很大；二氧化碳在空气中的含量极其微小，所以在定量计算时，镁在空气中与二氧化碳的反应可以忽略不计，只考虑镁与氧气和氮气的反应即可。2．镁粉是焰火、闪光粉中不可缺少的原料，工业制造镁粉是将镁蒸气在气体中冷却，下列可作为冷却气的是()①空气②CO2③Ar④H2⑤N2A．①②B．②③C．③④D．④⑤解析：由于镁很活泼，是还原性很强的金属，所以加热时能与许多气体物质反应。如空气、二氧化碳、氮气等，但不与氢气和稀有气体反应。镁与氮气反应的化学方程式为3Mg＋N2=====点燃Mg3N2。答案：C镁原子的摩尔质量的测定[典例]某研究性学习小组设计了测定镁原子的摩尔质量的实验(简易装置如下)。该实验主要操作步骤为①用砂纸擦去镁条表面的氧化膜，称得质量为Ag，系于铜丝末端；②锥形瓶中加有适量的稀硫酸，广口瓶中装有足量的水，连接好装置；③检查装置气密性；④把铜丝向下插入，使镁条完全浸入稀硫酸中至镁条完全溶解；⑤恢复到室温，正确操作读出量筒中水的体积为BmL。请回答下列问题：(1)用文字表述步骤③检查该装置气密性的操作与观察方法：_____________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)本实验除了数据A、B外，还需要测定的其他数据有：____________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)如果镁条表面的氧化膜未除去，会导致测定镁原子的摩尔质量实验结果________(填“偏大”“偏小”或“不变”)。(4)若实验是在101kPa、25℃下进行的，水蒸气的影响忽略不计，此时气体摩尔体积约为24.0L·mol－1，镁原子的摩尔质量的计算式为(可不必简化)：M(Mg)＝______________________________________________________________________________________________________________________________________________。[解析]本题的实验反应原理是Mg＋H2SO4===MgSO4＋H2↑，根据H2的体积(BmL)来反映镁原子的摩尔质量。(1)两手捂住锥形瓶，如果观察到广口瓶中长导管中有一段水柱高于液面，则表明装置不漏气。(2)因为要通过H2的体积(BmL)来反映镁原子的摩尔质量，在将H2的体积转化为H2的物质的量时，需考虑测量H2的体积的条件，即温度、压强。(3)根据反应方程式，得Mg～H2，则M(Mg)＝A÷(B×10－3/Vm)[Vm为实验条件下的气体摩尔体积]。如果未除去镁条表面的氧化膜，样品与酸反应生成H2的体积(BmL)不变，而样品的质量大于Ag，所以M(Mg)偏大。(4)把Vm＝24.0L·mol－1代入M(Mg)＝A÷(B×10－3/Vm)得：M(Mg)＝24.0AB×10－3g·mol－1。[答案](1)两手捂住锥形瓶，如果观察到广口瓶中长导管中有一段水柱高于液面，则表明装置不漏气(2)测量H2的体积的条件，即温度、压强(3)偏大(4)24.0AB×10－3g·mol－1[随堂训练]1．工业上用石灰乳、盐酸、海水等原料制取金属镁，下列化学反应中没有发生的是()A．氧化还原反应B．离子反应C．分解反应D．置换反应解析：制取金属镁过程中的主要化学反应是：①Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓②Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O③MgCl2(熔融)=====通电Mg＋Cl2↑没有发生置换反应。答案：D2．仅通过物理方法就能从海水中获得的物质是()A．钠、镁B．溴、碘C．食盐、淡水D．氯气、烧碱解析：选项A，需电解熔融NaCl、MgCl2才能获得Na、Mg；选项B，溴、碘元素全部以化合物形式存在，需通过一系列化学变化才能获得Br2、I2；选项C，海水经过浓缩结晶可得食盐，海水经蒸馏等方法可得淡水，以上过程都是物理过程；选项D，需电解饱和食盐水获得Cl2、烧碱。答案：C3．镁及其合金是一种用途很广的金属材料，目前世界上60%的镁是从海水中提取的。某学校课外兴趣小组从海水晒盐后的盐卤(主要含Na＋、Mg2＋、Cl－、Br－等)中模拟工业生产来提取镁，主要过程如下：回答下列问题：(1)写出氢氧化镁与盐酸反应的离子方程式___________________________________________________________________________________________________________。反应④的化学方程式为：______________________________________________________