2018-2019版高中化學(xué) 專題2 從海水中獲得的化學(xué)物質(zhì) 第二單元 鈉、鎂及其化合物 第4課時學(xué)案 蘇教版必修1.doc
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第4課時 鎂的提取及應(yīng)用 [學(xué)習(xí)目標(biāo)定位] 1.了解從海水中提取鎂的原理和過程。2.掌握鎂及其化合物的性質(zhì)和用途。 一、從海水中提取鎂 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(MgCl26H2O),然后在HCl氣流中加熱,轉(zhuǎn)化成無水氯化鎂。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 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案 (1)CaCO3CaO+CO2↑ CaO+H2O===Ca(OH)2 (2)MgCl2+Ca(OH)2===Mg(OH)2↓+CaCl2 (3)Mg(OH)2+2HCl===MgCl2+2H2O Mg(OH)2+2H+===Mg2++2H2O MgCl26H2OMgCl2+6H2O (4)MgCl2Mg+Cl2↑ 從海水中提取鎂的流程 【例1】 鎂及其合金是一種用途很廣的金屬材料,目前世界上60%的鎂是從海水中提取的。某學(xué)校課外興趣小組從海水曬鹽后的鹽鹵(主要含Na+、Mg2+、Cl-、Br-等)中模擬工業(yè)生產(chǎn)來提取鎂,主要過程如下: 回答下列問題: (1)工業(yè)上從鹽鹵中獲取Mg(OH)2用石灰乳而不用NaOH溶液的原因是___________________ ________________________________________________________________________。 (2)從過程①得到的Mg(OH)2沉淀中混有少量的Ca(OH)2,除去少量Ca(OH)2的方法是先將沉淀加入到盛有__________溶液的燒杯中,充分攪拌后經(jīng)________、________(填操作方法)可得純凈的Mg(OH)2。 (3)下圖是該興趣小組設(shè)計進行過程③的實驗裝置圖: 其中裝置A的作用是_____________________________________________________。 (4)寫出過程④中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式__________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案 (1)石灰乳原料豐富,成本低 (2)MgCl2(或氯化鎂) 過濾 洗滌 (3)制備干燥的HCl氣體 (4)MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑ 解析 (1)工業(yè)原料要廉價易得。(2)加入MgCl2,電離出Mg2+抑制Mg(OH)2溶解,使Ca(OH)2溶解,然后過濾、洗滌得純凈的Mg(OH)2。(3)濃硫酸具有吸水性,濃鹽酸具有揮發(fā)性,則裝置A的作用是制備干燥的HCl氣體。 知識拓展 (1)使MgCl26H2O失去結(jié)晶水應(yīng)在HCl氣流中加熱,所以最后應(yīng)接吸收HCl氣體的裝置,如右圖所示: (2)電解熔融MgCl2產(chǎn)生的Cl2可以用來制取鹽酸,以達到廢物循環(huán)利用的目的。 二、鎂的性質(zhì)及其應(yīng)用 1.把一小段擦去氧化膜的鎂條放入一定量的稀硫酸中,現(xiàn)象是鎂條上有氣泡產(chǎn)生,反應(yīng)的化學(xué)方程式為Mg+H2SO4===MgSO4+H2↑,離子方程式為Mg+2H+===Mg2++H2↑。 2.把點燃的鎂條放入盛有二氧化碳氣體的集氣瓶里(集氣瓶底部要放一些細沙,如右圖),觀察現(xiàn)象。 (1)實驗現(xiàn)象:鎂條繼續(xù)劇烈燃燒,發(fā)出耀眼的白光,伴有白煙,生成白色粉末,在瓶的內(nèi)壁還有黑色的物質(zhì)附著。 (2)實驗結(jié)論:在點燃(或高溫)條件下,鎂與二氧化碳反應(yīng),化學(xué)方程式:2Mg+CO22MgO+C。 (3)問題討論:集氣瓶底要放一些細沙的作用是防止反應(yīng)產(chǎn)生的高溫固體落下使集氣瓶炸裂。 3.鎂在空氣中燃燒時,除與O2反應(yīng)外,還可與N2反應(yīng),化學(xué)方程式為3Mg+N2Mg3N2。 鎂的轉(zhuǎn)化關(guān)系 【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)N2+3MgMg3N2外,還能發(fā)生其他反應(yīng),寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式:_____________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)鎂條在氧氣中燃燒時看到的現(xiàn)象是_____________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)有同學(xué)認為空氣中氮氣含量最大,所以產(chǎn)物中氮化鎂含量最大。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識? 答案 (1)2Mg+O22MgO,2Mg+CO22MgO+C (2)劇烈燃燒,發(fā)出耀眼的白光,生成大量白煙 (3)不是,因為氧氣比氮氣活潑。 (4)燃燒不一定有氧氣參加。 解析 鎂是較活潑金屬,鎂在空氣中燃燒,產(chǎn)物較復(fù)雜。但產(chǎn)物中MgO最多,這是由于氧氣比N2、CO2活潑所致。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。 1.將燃著的鎂條插入下列氣體中,鎂條不能繼續(xù)燃燒的是( ) A.O2 B.Cl2 C.CO2 D.Ar 答案 D 解析 鎂有強還原性,與O2、Cl2、CO2都能反應(yīng),但與稀有氣體Ar不反應(yīng)。 2.海水中含有MgCl2,是鎂的重要來源之一。從海水中提取鎂,可以按照如下步驟: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將所得產(chǎn)物熔融后電解。關(guān)于提取鎂,下列說法不正確的是( ) A.此法的優(yōu)點之一是原料來源豐富 B.進行①②③步操作的目的是從海水中提取MgCl2 C.第④步電解會產(chǎn)生Cl2 D.以上提取鎂的過程中涉及到的反應(yīng)有分解反應(yīng)、化合反應(yīng)和置換反應(yīng) 答案 D 解析 利用海水和貝殼原料來源豐富。①步用于生成Ca(OH)2,包括分解和化合兩個反應(yīng),②步用于生成Mg(OH)2,為復(fù)分解反應(yīng),③步用于制備MgCl2,也是復(fù)分解反應(yīng),④步為電解熔融MgCl2得到鎂,為分解反應(yīng)。 3.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,你認為合理的是( ) A.海水Mg(OH)2Mg B.海水Mg(OH)2MgCl2Mg C.海水MgCl2Mg D.海水MgCl2Mg 答案 B 解析 沉淀海水中的Mg2+宜選廉價的熟石灰,電解Mg(OH)2不能得到Mg,A項錯誤;海水中加入HCl(或鹽酸)或Cl2不能得到MgCl2,C、D項錯誤。 4.0.1 mol鎂粉分別在足量的O2、CO2、N2中燃燒,生成的固體的質(zhì)量依次為m1、m2、m3,下列關(guān)系式正確的是( ) A.m2>m1>m3 B.m1=m2>m3 C.m1=m2=m3 D.m3>m2>m1 答案 A 解析 有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式依次為2Mg+O22MgO;2Mg+CO22MgO+C;3Mg+N2Mg3N2,根據(jù)反應(yīng)方程式易知0.1 mol Mg分別在足量的O2、CO2、N2中燃燒后,固體的質(zhì)量分別增加1.6 g、2.2 g、0.93 g。 5.鎂條在空氣中燃燒時,鎂可與空氣中的一種主要成分反應(yīng),生成少量的物質(zhì)A,已知A有下面一系列變化。氣體C能夠使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍。 (1)寫出A、C、D的化學(xué)式: A________;C________;D________。 (2)寫出下列反應(yīng)的化學(xué)方程式: ①________________________________________________________________________; ②________________________________________________________________________。 答案 (1)Mg3N2 NH3 Mg(OH)2 (2)①Mg3N2+8HCl===3MgCl2+2NH4Cl ②MgCl2+2NaOH===Mg(OH)2↓+2NaCl,NH4Cl+NaOHNaCl+H2O+NH3↑ 解析 C是NH3,則A是Mg3N2,Mg3N2與鹽酸反應(yīng)生成MgCl2和NH4Cl兩種鹽。 [對點訓(xùn)練] 題組一 鎂的提取 1.用電解熔融氯化鎂而不用電解氧化鎂制金屬鎂,可能的原因是( ) A.易制得MgCl2,不易制得氧化鎂 B.熔融氧化鎂不能被電解 C.氧化鎂熔點比氯化鎂熔點高得多 D.電解熔融氧化鎂耗電少 答案 C 2.工業(yè)上制取鎂粉是將鎂蒸氣在某氣體中冷卻,下列可作冷卻劑的是( ) A.CO2 B.空氣 C.H2O D.H2 答案 D 解析 Mg具有強還原性,可與CO2、O2、H2O(g)、N2反應(yīng)。 3.舟山群島新區(qū)是中國首個以海洋經(jīng)濟為主題的國家級新區(qū)。下列說法正確的是( ) A.從海水中提取溴單質(zhì)的過程中涉及氧化還原反應(yīng) B.從海帶中提取碘單質(zhì)的過程中只涉及復(fù)分解反應(yīng) C.從海水中提取鎂單質(zhì)的過程中涉及置換反應(yīng) D.從海水中提取氯化鈉的過程中涉及化學(xué)反應(yīng) 答案 A 解析 從海水中提取單質(zhì)溴,通常是用氯氣氧化溴離子生成溴單質(zhì),然后鼓入熱空氣或水蒸氣,使溴從溶液中揮發(fā)出來,冷凝后得到粗溴,涉及氧化還原反應(yīng),A項正確;從海帶中提取單質(zhì)碘,主要反應(yīng)過程是I-I2,涉及氧化還原反應(yīng),不涉及復(fù)分解反應(yīng),B項錯誤;從海水中提取鎂單質(zhì),通常將熟石灰加入海水或鹵水中,沉淀出氫氧化鎂,氫氧化鎂與鹽酸反應(yīng)生成氯化鎂,電解熔融狀態(tài)的氯化鎂,就能制得金屬鎂,沒有涉及置換反應(yīng),C項錯誤;海水蒸發(fā)制氯化鈉的過程是利用氯化鈉的溶解度隨溫度變化不大,蒸發(fā)水得到氯化鈉晶體,是物理變化,D項錯誤。 題組二 鎂的性質(zhì)和用途 4.分析鎂在空氣中的燃燒產(chǎn)物,肯定不存在的物質(zhì)是( ) A.C B.MgO C.MgCO3 D.Mg3N2 答案 C 解析 空氣中有N2、O2、CO2等,而金屬鎂可以和上述物質(zhì)反應(yīng),故產(chǎn)物中可能有碳、氧化鎂、氮化鎂,而不可能有MgCO3。 5.等質(zhì)量的鎂分別在足量的CO2、O2中燃燒,有關(guān)敘述正確的是( ) A.在CO2中固體產(chǎn)物質(zhì)量大 B.在O2中產(chǎn)生的MgO多 C.氧化劑與還原劑物質(zhì)的量之比都是2∶1 D.反應(yīng)中都是氧元素被還原 答案 A 解析 1 mol Mg分別在足量CO2、O2中燃燒,固體產(chǎn)物質(zhì)量分別為46 g、40 g,均消耗0.5 mol氣體。 6.1.0 g鎂在氧氣中燃燒后增重0.64 g,但在空氣中燃燒時增重不足0.64 g,其原因可能是( ) A.空氣中鎂燃燒肯定不完全 B.空氣中部分鎂與CO2反應(yīng) C.空氣中部分鎂與N2反應(yīng) D.空氣中部分鎂與水蒸氣反應(yīng) 答案 C 解析 相同質(zhì)量的Mg在O2、N2、CO2中燃燒所得固體的質(zhì)量由少到多的順序為N2- 1.請仔細閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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