2020届浙江学考一轮复习考点精讲通用版考点11镁的提取及应用学案

2020届浙江学考一轮复习考点精讲通用版考点11镁的提取及应用学案

考点11　镁的提取及应用 知识条目 必考要求 加试要求 镁的物理性质及用途 a a 镁的化学性质(跟非金属、酸、某些氧化物的反应)‎ b c 镁的生产原理 a b 一、镁的性质 ‎1．物理性质：具有银白色金属光泽的固体，密度、硬度均较小，熔点较低，有良好的导电、传热和延展性。‎ ‎2．化学性质 ‎(1)与非金属反应 ‎(2)与CO2反应：2Mg＋CO22MgO＋C(剧烈燃烧，生成白色粉末和黑色固体)‎ ‎(3)与H2O反应：Mg＋2H2OMg(OH)2＋H2↑‎ ‎(4)与H＋反应：Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑‎ ‎(5)与CuSO4反应：Mg＋CuSO4===Cu＋MgSO4‎ ‎(6)与NH4Cl溶液反应：Mg＋2NH4Cl===MgCl2＋2NH3↑＋H2↑‎ 二、从海水中提取镁的原理与方法 ‎1．镁的存在：自然界中的镁主要以化合态的形式存在于地壳和海水中，海水中镁的总储量约为1.8×1015 t。‎ ‎2．流程 ‎3．提取过程中有关反应的化学方程式 ‎(1)贝壳煅烧成生石灰：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氢氧化镁沉淀(写离子方程式)：‎ Ca(OH)2＋Mg2＋===Mg(OH)2↓＋Ca2＋；‎ ‎(4)氢氧化镁与盐酸反应(写离子方程式)：Mg(OH)2＋2H＋===Mg2＋＋2H2O；‎ ‎(5)六水合氯化镁晶体在氯化氢气流中加热生成无水氯化镁：‎ MgCl2·6H2OMgCl2＋6H2O↑；‎ ‎(6)电解熔融的氯化镁得到金属镁：MgCl2Mg＋Cl2↑。‎ 三、镁的用途 ‎1．镁是一种重要的金属材料。许多密度只有1.8 g·cm－3左右的镁合金，其硬度和强度都较大，大量用于制造火箭、导弹和飞机的部件等。‎ ‎2．由于镁燃烧时发出耀眼的白光，因此常用来制造信号弹和焰火。‎ ‎3．氧化镁的熔点高达2 800 ℃，是优质的耐高温材料。‎ ‎【例1】　下列有关镁的叙述正确的是(　　)‎ A．镁条燃烧引起的火灾可用干粉灭火器扑灭 B．镁不能与浓硝酸反应 C．镁制容器可以贮存、运输浓硫酸 D．镁在CO2中燃烧的产物中含有单质 ‎【解析】　A．干粉灭火器利用压缩的二氧化碳吹出白色干粉来灭火，而镁能与二氧化碳反应，故不能用来灭火；B.镁是活泼金属，可以与浓硝酸反应；C.浓硫酸不能使镁钝化，故镁制容器不可以贮存、运输浓硫酸；D.镁与CO2反应生成氧化镁和碳，产物有单质。‎ ‎【答案】　D ‎【提炼】　镁的化学性质：能与酸反应，能和二氧化碳反应。‎ ‎【例2】　从海水中提取镁，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，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将产物熔融后电解。关于提取镁的下列说法中，不正确的是(　　)‎ A．此法的优点之一是原料来源丰富 B．进行①②③步骤的目的是从海水中提取MgCl2‎ C．以上提取镁的过程中没有涉及氧化还原反应 D．步骤④电解时，产生的氯气可用于制取盐酸，循环利用 ‎【解析】　海水资源丰富，海水中含有大量的镁元素，故A正确；经过①②③步骤可得到MgCl2，故B正确；第④步电解熔融氯化镁，产物为镁和氯气，MgCl2Mg＋Cl2↑，是氧化还原反应，故C错误；电解产生的氯气循环利用，可用于制取盐酸，正确。‎ ‎【答案】　C ‎【提炼】　本题主要考查了从海水中提取镁的过程中所涉及的化学反应原理。贝壳的主要成分为CaCO3，加热分解生成CaO，CaO和水发生化合反应生成Ca(OH)2，与MgCl2发生复分解反应生成Mg(OH)2，再与盐酸反应生成MgCl2，电解熔融氯化镁得到金属镁。涉及分解、化合、复分解反应、氧化还原反应。‎ ‎【例3】　2.4 g金属镁在盛有b L CO2和O2的混合气体的密闭容器中燃烧。反应后容器内固体物质的质量不可能为(　　)‎ A．3.2 g B．4.0 g C．4.2 g D．4.6 g ‎【解析】　如果0.1 mol Mg全部与O2反应，质量为4.0 g，如果0.1 mol Mg全部与CO2反应，生成0.1 mol MgO和0.05 mol C，其总质量为4.6 g。由于Mg不可能全部只与CO2反应，所以固体物质的质量一定小于4.6 g，而镁条并不一定完全燃烧，所以质量可能小于4.0 g。‎ ‎【答案】　D ‎【提炼】　镁条燃烧的增重规律和计算方法 镁条可以在氧气、空气、氮气、二氧化碳、氯气等多种气体中燃烧。依据化学方程式分析镁条燃烧后的质量增加问题，以0.1 mol Mg完全燃烧为例：‎ 气体 质量增重 O2‎ ‎1.6‎ N2‎ ‎0.93‎ 空气 ‎0.93＜Δm＜1.6‎ CO2‎ ‎2.2‎ Cl2‎ ‎7.1‎ 镁条在混合气体中燃烧的质量增加问题，用极端假设法分析：假设镁全部与气体A或气体B反应，或假设气体全部是A或全部是B，得出两个质量增量Δm1和Δm2，则实际增量介于两者之间。‎ ‎【例4】　目前世界上60%的镁是从海水中提取的，如图是某工厂从海水中提取镁的主要步骤。学生就这个课题展开了讨论。‎ ‎(一)在海水提取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。‎ 学生甲的观点：直接往海水中加入沉淀剂。‎ 学生乙的观点：高温加热蒸发海水后，再加入沉淀剂。‎ 学生丙的观点：利用晒盐后的苦卤水，再加入沉淀剂。‎ 通过分析比较你认为学生________的观点正确(填学生序号)，简述理由：________________________________________________________________________。‎ ‎(二)在海水提取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，并充分利用当地的贝壳(主要成分为碳酸钙)资源，加入的足量试剂①是________(填化学式)。‎ ‎(2)加入试剂①后，能够分离得到Mg(OH)2沉淀的方法是________(填标号字母)。‎ A．蒸馏 B．过滤 C．萃取 D．分液 ‎(3)加入的足量试剂②是________(填化学式)。‎ ‎(4)写出由无水MgCl2制取金属镁的化学方程式：________________________________________________________________________。‎ ‎【解析】　(一)学生甲与其他观点相比，海水中镁离子浓度小，使用沉淀剂的量较大，且不利于收集氢氧化镁，因此学生甲的观点不正确，学生乙与其他观点相比，高温蒸发海水，消耗的能源多，成本太高；学生丙与学生乙相比，利用晒盐后的苦卤，节约能源，成本低；与学生甲相比镁离子浓度高，有利于镁元素的富集，因此学生丙的观点正确。‎ ‎(二)(1)因碳酸钙高温分解得到氧化钙，氧化钙与水反应生成氢氧化钙，氢氧化钙能与氯化镁反应生成氢氧化镁；(2)因Mg(OH)2不溶于水，可用过滤的方法进行分离；(3)要使氢氧化镁转化为氯化镁，则需要加入盐酸反应，即试剂②是盐酸；‎ ‎(3)工业制取镁时，电解熔融状态的氯化镁，生成镁和氯气。‎ ‎【答案】　(一)丙　镁离子富集浓度高；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↑‎ ‎【提炼】　实际工业生产中，除了要考虑反应原理外，能源消耗、经济成本也是要重点考虑的一个问题。综合各方面，选择最佳方案。‎ ‎【例5】　取钠－镁合金7.0 g进行如下实验：‎ ‎(1)写出Mg在CO2中燃烧的化学方程式：________________________________________________________________________。‎ ‎(2)向溶液1中加过量的NaOH溶液，发生反应的离子方程式为________________________________________________________________________。‎ ‎(3)写出合金的化学组成为________。‎ ‎【解析】　(1)Mg在CO2中燃烧生成氧化镁和单质碳。‎ ‎(2)向溶液1中加过量的NaOH溶液，首先发生氢离子与氢氧根离子的反应，再发生镁离子与氢氧根离子的反应生成氢氧化镁，离子方程式分别为H＋＋OH－===H2O、Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓；‎ ‎(3)设钠的物质的量为x mol，镁的物质的量为y mol,23x＋24y＝7,1/2x＋y＝0.2，解得x＝‎ ‎0.2，y＝0.1。则合金的化学组成为Na2Mg。‎ ‎【答案】　(1)2Mg＋CO22MgO＋C　(2)H＋＋OH－===H2O、Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓　(3)Na2Mg ‎【提炼】　本题考查了金属的化学性质、质量守恒定律的应用。在化学计算中，要善于用列方程的方法来解决问题。‎