（浙江選考）2020版高考化學(xué)大一輪復(fù)習(xí) 第3講 元素化學(xué) 考點(diǎn)11 鎂的提取及應(yīng)用學(xué)案.docx

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考點(diǎn)11　鎂的提取及應(yīng)用 知識(shí)條目 必考要求 加試要求 鎂的物理性質(zhì)及用途 a a 鎂的化學(xué)性質(zhì)(跟非金屬、酸、某些氧化物的反應(yīng)) b c 鎂的生產(chǎn)原理 a b 一、鎂的性質(zhì) 1．物理性質(zhì)：具有銀白色金屬光澤的固體，密度、硬度均較小，熔點(diǎn)較低，有良好的導(dǎo)電、傳熱和延展性。 2．化學(xué)性質(zhì) (1)與非金屬反應(yīng) (2)與CO2反應(yīng)：2Mg＋CO22MgO＋C(劇烈燃燒，生成白色粉末和黑色固體) (3)與H2O反應(yīng)：Mg＋2H2OMg(OH)2＋H2↑ (4)與H＋反應(yīng)：Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑ (5)與CuSO4反應(yīng)：Mg＋CuSO4===Cu＋MgSO4 (6)與NH4Cl溶液反應(yīng)：Mg＋2NH4Cl===MgCl2＋2NH3↑＋H2↑ 二、從海水中提取鎂的原理與方法 1．鎂的存在：自然界中的鎂主要以化合態(tài)的形式存在于地殼和海水中，海水中鎂的總儲(chǔ)量約為1.81015t。 2．流程 3．提取過(guò)程中有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式 (1)貝殼煅燒成生石灰：CaCO3CaO＋CO2↑； (2)生石灰制成石灰乳：CaO＋H2O===Ca(OH)2； (3)石灰乳加入海水沉淀池中得到氫氧化鎂沉淀(寫(xiě)離子方程式)： Ca(OH)2＋Mg2＋===Mg(OH)2↓＋Ca2＋； (4)氫氧化鎂與鹽酸反應(yīng)(寫(xiě)離子方程式)：Mg(OH)2＋2H＋===Mg2＋＋2H2O； (5)六水合氯化鎂晶體在氯化氫氣流中加熱生成無(wú)水氯化鎂： MgCl26H2OMgCl2＋6H2O↑； (6)電解熔融的氯化鎂得到金屬鎂：MgCl2Mg＋Cl2↑。 三、鎂的用途 1．鎂是一種重要的金屬材料。許多密度只有1.8gcm－3左右的鎂合金，其硬度和強(qiáng)度都較大，大量用于制造火箭、導(dǎo)彈和飛機(jī)的部件等。 2．由于鎂燃燒時(shí)發(fā)出耀眼的白光，因此常用來(lái)制造信號(hào)彈和焰火。 3．氧化鎂的熔點(diǎn)高達(dá)2800℃，是優(yōu)質(zhì)的耐高溫材料。 【例1】　下列有關(guān)鎂的敘述正確的是(　　) A．鎂條燃燒引起的火災(zāi)可用干粉滅火器撲滅B．鎂不能與濃硝酸反應(yīng) C．鎂制容器可以貯存、運(yùn)輸濃硫酸D．鎂在CO2中燃燒的產(chǎn)物中含有單質(zhì) 【解析】　A．干粉滅火器利用壓縮的二氧化碳吹出白色干粉來(lái)滅火，而鎂能與二氧化碳反應(yīng)，故不能用來(lái)滅火；B.鎂是活潑金屬，可以與濃硝酸反應(yīng)；C.濃硫酸不能使鎂鈍化，故鎂制容器不可以貯存、運(yùn)輸濃硫酸；D.鎂與CO2反應(yīng)生成氧化鎂和碳，產(chǎn)物有單質(zhì)。 【答案】　D 【提煉】　鎂的化學(xué)性質(zhì)：能與酸反應(yīng)，能和二氧化碳反應(yīng)。 【例2】　從海水中提取鎂，可按如下步驟進(jìn)行：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(guò)濾、洗滌沉淀物；③將沉淀物與鹽酸反應(yīng)，結(jié)晶、過(guò)濾、干燥產(chǎn)物；④將產(chǎn)物熔融后電解。關(guān)于提取鎂的下列說(shuō)法中，不正確的是(　　) A．此法的優(yōu)點(diǎn)之一是原料來(lái)源豐富B．進(jìn)行①②③步驟的目的是從海水中提取MgCl2 C．以上提取鎂的過(guò)程中沒(méi)有涉及氧化還原反應(yīng)D．步驟④電解時(shí)，產(chǎn)生的氯氣可用于制取鹽酸，循環(huán)利用 【解析】　海水資源豐富，海水中含有大量的鎂元素，故A正確；經(jīng)過(guò)①②③步驟可得到MgCl2，故B正確；第④步電解熔融氯化鎂，產(chǎn)物為鎂和氯氣，MgCl2Mg＋Cl2↑，是氧化還原反應(yīng)，故C錯(cuò)誤；電解產(chǎn)生的氯氣循環(huán)利用，可用于制取鹽酸，正確。 【答案】　C 【提煉】　本題主要考查了從海水中提取鎂的過(guò)程中所涉及的化學(xué)反應(yīng)原理。貝殼的主要成分為CaCO3，加熱分解生成CaO，CaO和水發(fā)生化合反應(yīng)生成Ca(OH)2，與MgCl2發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)生成Mg(OH)2，再與鹽酸反應(yīng)生成MgCl2，電解熔融氯化鎂得到金屬鎂。涉及分解、化合、復(fù)分解反應(yīng)、氧化還原反應(yīng)。 【例3】　2.4g金屬鎂在盛有bLCO2和O2的混合氣體的密閉容器中燃燒。反應(yīng)后容器內(nèi)固體物質(zhì)的質(zhì)量不可能為(　　) A．3.2gB．4.0gC．4.2gD．4.6g 【解析】　如果0.1molMg全部與O2反應(yīng)，質(zhì)量為4.0g，如果0.1molMg全部與CO2反應(yīng)，生成0.1molMgO和0.05molC，其總質(zhì)量為4.6g。由于Mg不可能全部只與CO2反應(yīng)，所以固體物質(zhì)的質(zhì)量一定小于4.6g，而鎂條并不一定完全燃燒，所以質(zhì)量可能小于4.0g。 【答案】　D 【提煉】　鎂條燃燒的增重規(guī)律和計(jì)算方法 鎂條可以在氧氣、空氣、氮?dú)?、二氧化碳、氯氣等多種氣體中燃燒。依據(jù)化學(xué)方程式分析鎂條燃燒后的質(zhì)量增加問(wèn)題，以0.1molMg完全燃燒為例： 氣體 質(zhì)量增重 O2 1.6 N2 0.93 空氣 0.93＜Δm＜1.6 CO2 2.2 Cl2 7.1 鎂條在混合氣體中燃燒的質(zhì)量增加問(wèn)題，用極端假設(shè)法分析：假設(shè)鎂全部與氣體A或氣體B反應(yīng)，或假設(shè)氣體全部是A或全部是B，得出兩個(gè)質(zhì)量增量Δm1和Δm2，則實(shí)際增量介于兩者之間。 【例4】　目前世界上60%的鎂是從海水中提取的，如圖是某工廠從海水中提取鎂的主要步驟。學(xué)生就這個(gè)課題展開(kāi)了討論。 (一)在海水提取鎂的過(guò)程中如何實(shí)現(xiàn)對(duì)鎂離子的富集，有三個(gè)學(xué)生提出自己的觀點(diǎn)。 學(xué)生甲的觀點(diǎn)：直接往海水中加入沉淀劑。 學(xué)生乙的觀點(diǎn)：高溫加熱蒸發(fā)海水后，再加入沉淀劑。 學(xué)生丙的觀點(diǎn)：利用曬鹽后的苦鹵水，再加入沉淀劑。 通過(guò)分析比較你認(rèn)為學(xué)生________的觀點(diǎn)正確(填學(xué)生序號(hào))，簡(jiǎn)述理由：________________________________________________________________________。 (二)在海水提取鎂的過(guò)程中如何實(shí)現(xiàn)對(duì)鎂離子的分離？ (1)為了使鎂離子沉淀下來(lái)，并充分利用當(dāng)?shù)氐呢悮?主要成分為碳酸鈣)資源，加入的足量試劑①是________(填化學(xué)式)。 (2)加入試劑①后，能夠分離得到Mg(OH)2沉淀的方法是________(填標(biāo)號(hào)字母)。 A．蒸餾B．過(guò)濾C．萃取D．分液 (3)加入的足量試劑②是________(填化學(xué)式)。 (4)寫(xiě)出由無(wú)水MgCl2制取金屬鎂的化學(xué)方程式：________________________________________________________________________。 【解析】　(一)學(xué)生甲與其他觀點(diǎn)相比，海水中鎂離子濃度小，使用沉淀劑的量較大，且不利于收集氫氧化鎂，因此學(xué)生甲的觀點(diǎn)不正確，學(xué)生乙與其他觀點(diǎn)相比，高溫蒸發(fā)海水，消耗的能源多，成本太高；學(xué)生丙與學(xué)生乙相比，利用曬鹽后的苦鹵，節(jié)約能源，成本低；與學(xué)生甲相比鎂離子濃度高，有利于鎂元素的富集，因此學(xué)生丙的觀點(diǎn)正確。 (二)(1)因碳酸鈣高溫分解得到氧化鈣，氧化鈣與水反應(yīng)生成氫氧化鈣，氫氧化鈣能與氯化鎂反應(yīng)生成氫氧化鎂；(2)因Mg(OH)2不溶于水，可用過(guò)濾的方法進(jìn)行分離；(3)要使氫氧化鎂轉(zhuǎn)化為氯化鎂，則需要加入鹽酸反應(yīng)，即試劑②是鹽酸； (3)工業(yè)制取鎂時(shí)，電解熔融狀態(tài)的氯化鎂，生成鎂和氯氣。 【答案】　(一)丙　鎂離子富集濃度高；能源消耗小，成本低 (二)(1)Ca(OH)2(或CaO)　(2)B　(3)HCl　(4)MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑ 【提煉】　實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中，除了要考慮反應(yīng)原理外，能源消耗、經(jīng)濟(jì)成本也是要重點(diǎn)考慮的一個(gè)問(wèn)題。綜合各方面，選擇最佳方案。 【例5】　取鈉－鎂合金7.0g進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)： (1)寫(xiě)出Mg在CO2中燃燒的化學(xué)方程式：________________________________________________________________________。 (2)向溶液1中加過(guò)量的NaOH溶液，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)_______________________________________________________________________。 (3)寫(xiě)出合金的化學(xué)組成為_(kāi)_______。 【解析】　(1)Mg在CO2中燃燒生成氧化鎂和單質(zhì)碳。 (2)向溶液1中加過(guò)量的NaOH溶液，首先發(fā)生氫離子與氫氧根離子的反應(yīng)，再發(fā)生鎂離子與氫氧根離子的反應(yīng)生成氫氧化鎂，離子方程式分別為H＋＋OH－===H2O、Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓； (3)設(shè)鈉的物質(zhì)的量為xmol，鎂的物質(zhì)的量為ymol,23x＋24y＝7,1/2x＋y＝0.2，解得x＝0.2，y＝0.1。則合金的化學(xué)組成為Na2Mg。 【答案】　(1)2Mg＋CO22MgO＋C　(2)H＋＋OH－===H2O、Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓　(3)Na2Mg 【提煉】　本題考查了金屬的化學(xué)性質(zhì)、質(zhì)量守恒定律的應(yīng)用。在化學(xué)計(jì)算中，要善于用列方程的方法來(lái)解決問(wèn)題。