高中化学专题2第二单元第三课时镁提取及应用苏教版必修

第三课时镁的提取及应用新知初探自学导引自主学习一、镁的存在、提取1．存在：以 态存在于地壳(如菱镁矿)和海水中，海水中镁的储量高达1.8×1015

t。2．海水提镁化合(1)海边大量存在的贝壳经

煅烧制生石灰，生石灰加水制得

石灰乳

。(2)将

加入海水沉淀池中，得到沉淀，再将 与盐酸反应，蒸发结晶获得MgCl2·6H2O；MgCl2·6H2O；MgCl22Mg＋Cl

↑。石灰乳Mg(OH)2Mg(OH)2=====

HCl气流△MgCl2＋6H2O=====通电△想一想1．为什么许多冶镁厂建在距离海边不远的地方？提示：获取贝壳容易，获取海水容易且减少运输成本。二、镁的性质和用途1．物理性质

银白

色金属，密度较

小

(1.74

g·cm－3)。2．化学性质点燃2Mg＋O2=====2MgO发出耀眼白光，有白色固体生成点燃3Mg＋N2=====Mg3N2点燃2Mg＋CO2=====2MgO＋C剧烈燃烧，放出大量的热，发出耀眼白光，集气瓶内壁上有黑色斑点物质Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑(反应剧烈)Cu2＋Mg＋Cu2＋===Mg2＋＋Cu想一想

2．做镁条在空气中燃烧的实验时，用纯净的镁条和纯净的空气，燃烧产物是纯净物还是混合物？为什么？点燃点燃点燃提示：镁条在空气中燃烧时，与空气中的O2、N2

发生反应：2Mg＋O2=====2MgO(主要产物)，3Mg＋N2=====Mg3N2(少量)，故燃烧后的产物是混合物。注意：基本上无反应2Mg＋CO2=====2MgO＋C，因CO2

在空气中的含量极少(0.03%)。3.镁的用途小较大很高自主体验1．自然界中镁的主要存在形式是()A．游离态B．化合态C．气态D．以上说法都不对解析：选B。自然界镁元素以化合态存在于地壳和海水中。2．镁着火时，可用于灭火的物质是()A．干冰

C．水B．氮气

D．黄沙解析：选D。镁能与CO2、N2发生反应，镁也能与热水发生反应且放出H2。3．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蒸发结晶。其先后顺序正确的是(

)A．②④⑤③①C．③④②⑤①B．③②④①⑤D．②④③⑤①解析：选D。海水――→日晒MgCl2富集――→加熟石灰过滤Mg(OH)2――→加盐酸蒸发、结晶MgCl2·6H2O――→脱水干燥MgCl2要点突破讲练互动海水提镁的工业流程探究导引1

海水中镁离子浓度很小，能否把沉淀剂直接加入海水中呢？应怎样操作？提示：不能把石灰乳直接加入海水中；应先将海水浓缩或利用海水晒盐后剩下的苦卤(母液)。探究导引2海水提取镁的过程中，为什么不把Mg(OH)2转化成MgO，直接电解MgO呢？提示：氧化镁的熔点高达2800

℃而氯化镁熔点为714

℃。要点归纳(1)工业流程(2)反应原理特别提醒沉淀Mg2＋时，虽然NaOH的沉淀效果好,但是在工业上所用的是廉价的熟石灰。电解氯化镁所得的氯气可以综合应用生产盐酸等。即时应用

1．海水中含氯化镁，是镁和氯气的重要来源之一,从海水中提镁,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进行反应，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；④将得到的产物熔融后电解。下列关于提取镁的说法正确的是(双选)(

)A．此法的优点之一是原料来源丰富B．进行步骤①②的目的是从海水中提取氯化镁

C．以上提取镁的过程中涉及的化学反应有

3个D．第④步电解时会产生氯气解析：选AD。步骤①②的目的是为了得到氢氧化镁；提取镁的过程中贝壳煅烧是分解反应，氧化钙与水反应是化合反应，氢氧化钙与氯化镁反应是复分解反应，电解氯化镁既是分解反应又是氧化还原反应，共四个化学反应。探究导引镁单质为什么具有活泼性？提示：(1)Mg的原子结构示意图为，原子半径较大，最外层仅有2个电子，在反应中易失去2个电子从而形成8电子的稳定结构。镁的活泼性要点归纳(1)镁能与许多非金属单质Cl2、O2、N2、S、P等发生反应且镁表现强还原性。镁条能在常用的灭火剂CO2

中燃烧，置换出非金属单质。镁能与酸反应置换出H2

，如Mg

＋△2CH3COOH===Mg2＋＋H2↑＋2CH3COO－。(4)镁与冷水反应缓慢但能与热水反应，反应后的溶液中滴加酚酞，酚酞试液变红。Mg＋2H2O=====Mg(OH)2＋H2↑。即时应用2．相同质量的镁条分别在①氧气；②空气;③氮气；④二氧化碳中完全燃烧，燃烧后所得固体产物的质量由小到大的顺序是(

)A．②<①<③<④B．④＝①＝②＝③C．③<②<①<④D．③<①<②<④解析：选C。设Mg

为1

mol。点燃①与O2

反应：2Mg＋O2=====2MgO,1

mol

Mg在氧气中完全燃烧后质量增加

16

g(0.5

molO2)；点燃③与N2

反应：3Mg＋N2=====Mg3N2,1mol

Mg21在

N

中完全燃烧后质量增加

9.33

g(3

molN2)；点燃④与CO2

反应：2Mg＋CO2=====2MgO＋C,1mol

Mg

在CO2

中完全燃烧后质量增加22g(0.5

mol

CO2)。②空气中主要存在N2、O2、CO2(微量)。Mg在空气中完全燃烧后质量增加值介于①③之间。可知

Mg

燃烧后所得固体产物的质量由大到小的顺序是④>①>②>③。题型探究权威预测海水提取镁例1

从海水中可提取多种化工原料，下图是某化工厂对海水资源综合利用的示意图：试回答下列问题：(1)海水提取食盐后的母液中有K＋、Na＋、Mg2＋等阳离子。从离子反应的角度考虑，在母液里加入石灰乳起什么作用？

。(2)写出电解①的离子方程式和电解②的化学方程式：电解①

。电解②

。(3)海水中的镁元素处于游离态还是化合态:

。电解②的反应是不是氧化还原反应

，原因是

。

(4)在实验室，将粗盐提纯的过程中，有三处都用到玻璃棒，其作用分别是：①溶解粗盐：

；②过滤除杂：

；③蒸发结晶：

。【思路点拨】

(1)理清工业生产流程；(2)依据每一环节加入试剂或生产条件分析出化学反应原理。【解析】(1)加入石灰乳的目的就是将Mg2＋转化为Mg(OH)2沉淀，从而与溶液中的其他成分进行分离，以制得纯MgCl2，因此石灰乳起的作用是沉淀剂。电解②的反应是氧化还原反应，因为Mg、Cl的化合价均发生了变化。玻璃棒在溶解时的作用是搅拌加速粗盐的溶解，过滤时则起引流的作用，蒸发结晶时，用玻璃棒搅拌，使液体受热均匀，防止因局部过热而使液滴或晶体飞溅。【答案】

(1)

作沉淀剂，

Mg2

＋

＋

2OH

－===Mg(OH)2↓，使Mg2＋以沉淀的形式分离出来，便于后续操作通电—22(2)2Cl－＋2H2O=====2OH

＋H

↑＋Cl

↑通电MgCl2=====Mg＋Cl2↑(3)化合态

是

镁、氯的化合价发生了变化(4)①搅拌，加速溶解

②引流

③搅拌，使液体受热均匀，防止局部过热使液滴或晶体飞溅【名师点睛】(1)之所以选用石灰乳而不用石灰水是因为：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)通过对上述海水提镁工业流程的分析，利用电解MgCl2产生的Cl2制盐酸，再应用于提取镁的过程；就地取材，利用贝壳生产氧化钙，将冶炼镁厂建在海边，避免海水的远程输送，都是提高经济效益的有力措施。镁及其化合物的性质例2

镁条在空气中燃烧生成氧化镁和氮化镁，将燃烧后的产物溶解在60

mL

2mol·L－1的盐酸中，再用20mL

0.5mol·L－1的氢氧化钠中和多余的盐酸(提示：氮化镁和盐酸反应的化学方程式为Mg3N2＋8HCl===3MgCl2＋2NH4Cl)，然后在此溶液中加入过量的氢氧化钠溶液，把氨全部蒸发出来，用稀盐酸吸收，稀盐酸增重0.17g，则燃烧掉的镁条的质量是多少克？【解析】

题中涉及的反应方程式有：2Mg＋O2===2MgO3Mg＋N2===Mg3N2MgO＋2HCl===MgCl2＋H2O稀盐酸增重

0.17 g，即为氨气的质量，所以＋4

3n(NH )＝n(NH

) 0.17

g

17

g·mol－1＝

＝0.01

mol，利用守恒法：盐酸参与三个反应Mg3N2＋8HCl===3MgCl2＋2NH4ClNaOH＋HCl===NaCl＋H2ONH4Cl＋NaOH===NaCl＋NH3↑＋H2O当用氢氧化钠中和多余的盐酸后，此时溶液中含有MgCl2、4—NH

Cl

和NaCl，所以Cl

与＋

＋42＋Na

、NH

、Mg

之间电荷守恒，必须满足下列关系：—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。【答案】1.2

g【规律方法】“守恒法”在化学计算中应用非常广泛，其核心思想就是抓住某一个或某系列变化过程中的“一个量”是不变的；如本题中“镁条经过一系列变化最终生成

MgCl2，镁的物质的量就等于MgCl2中Mg2＋的物质的量”。热点示例思维拓展工业上冶炼镁的另一途径【经典案例】已知被称为“国防金属”的镁60%来自于海水提取镁，40%来自于其他途径。其中工业上以菱镁矿(主要成分为

MgCO3，还含有少量的BaCO3)为原料制取金属镁也是获取镁的主要途径之一。请你根据“海水提取镁”的有关知识，设计出上述冶镁的工业流程。【解析】

以菱镁矿为原料，最终也必须获取氯化镁，电解氯化镁获取镁。首先用盐酸溶解