高中化学鲁科版第三章自然界中的元素 第4节

第4节海水中的元素第1课时镁与海水提镁1．了解海水中的存在的元素及其应用。2．认识综合开发利用海水资源的重要意义。3．了解镁及其化合物的性质和用途。4．了解海水提镁的原理和一般工艺流程。eq\x(知)eq\x(识)eq\x(清)eq\x(单)一、海水——元素宝库1．分类。(1)常量元素：每升海水中的含量大于1_mg的元素。海水中共含Na、Cl、Mg、S、Ca、K、C、Sr、Br、B、F这11种常量元素，大部分以盐的形式存在。(2)微量元素：每升海水中的含量低于1_mg的元素。海水中含有Li、I等微量元素。2．几种元素的主要用途。(1)食盐：常用作调味品，对人体的血液循环和新陈代谢有重要作用，也是氯碱工业的原料。(2)锂：热核反应的重要材料之一，也是制造锂电池和特种合金的原料。(3)碘：可用于制药，如碘酒，人缺碘容易形成甲状腺肿大，所以我国规定食盐中必须加入碘酸钾以确保人体的摄碘量。(4)铀：可作为核燃料。3．氯碱工业。(1)原料：粗盐。(2)原理：电解饱和食盐水，化学方程式为：_2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(通电))2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。(3)应用：电解生成的产物都是重要的化工原料，氢气可用于冶炼金属，氯气可用作制漂白剂、消毒剂，氢气和氯气反应可制取盐酸，氢氧化钠可用于造纸、玻璃、肥皂、纺织等。二、镁与海水提镁1．镁。(1)物理性质：银白色具有金属光泽的固体，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。eq\a\vs4\al(Mg—)eq\b\lc\[(\a\vs4\al\co1(\o(→,\s\up7(与酸反应),\s\do5(（离子方程式）))Mg＋2H＋=Mg2＋＋H2↑,\o(→,\s\up7(与非金属单质),\s\do5(（如O2）))\b\lc\((\a\vs4\al\co1(\o(→,\s\up7(反应))2Mg＋O2\o(=,\s\up7(点燃))2MgO,\o(→,\s\up7(现象))剧烈燃烧，发出耀眼的白光)),\o(→,\s\up7(与酸性氧化物),\s\do5(（如CO2）))\b\lc\((\a\vs4\al\co1(\o(→,\s\up7(反应))2Mg＋CO2\o(=,\s\up7(点燃))2MgO＋C,\o(→,\s\up7(现象))剧烈燃烧，发出耀眼的白光，,集气瓶壁有黑色物质附着))))(3)用途。①制造业中，用来制造轻合金。在国防工业中有重要应用，被誉为国防金属。②冶金工业上，金属镁常用作还原剂和脱氧剂。2．海水提镁。(1)流程。浓缩的海水eq\o(→,\s\up7(加碱))Mg(OH)2eq\o(→,\s\up7(分离加盐酸))MgCl2eq\o(→,\s\up7(结晶、过滤、干燥、电解))Mg(2)主要化学反应。①Mg(OH)2的生成：MgCl2＋2NaOH=Mg(OH)2↓＋2NaCl；②MgCl2的生成：Mg(OH)2＋2HCl=MgCl2＋2H2O；③镁的生成化学方程式为：MgCl2(熔融)eq\o(=,\s\up7(通电))Mg＋Cl2↑。电解MgCl2得到的镁蒸气冷却成固体时应注意什么？答案：由于镁在高温下能与O2、N2、CO2、H2O等物质发生反应，所以应在H2或稀有气体氛围中冷却。eq\x(活)eq\x(学)eq\x(活)eq\x(用)1．镁粉在焰火、闪光粉中是必不可少的原料，工业制造镁粉的最后一步是将镁蒸气在某种气体中冷却，下列可作为冷却气体的是(D)A．空气B．N2C．CO2D．H2解析：在高温下，空气、N2、CO2均与Mg反应。2．下列说法不正确的是(A)A．海水中的常量元素有Cl、Na、S、I等。B．微量元素是指1L海水中的含量低于1mg的元素。C．有80多种元素能在海水中找到，海水被称为“化学元素的宝库”。D．微量元素铀可作核燃料，人们越来越重视对海水提铀的研究。解析：海水的主要成分是水，但水中溶解多种溶质，在已发现的110多种元素中，有80多种能在海水中找到，所以海水被称为“化学元素的宝库”，含量低的微量元素I、Li、U等在海水中的总储量很大，有很大的实用价值。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浓缩结晶。其先后顺序正确的是(D)A．②④⑤③①B．③②④①⑤ C.③④②⑤①D．②④③⑤①解析：由海水中提取镁可知，先在海水中加入熟石灰，使Mg2＋沉淀出，过滤得到Mg(OH)2，然后再加盐酸溶解、浓缩结晶，在一定条件下脱水干燥，最终得到无水氯化镁。eq\x(水)eq\x(平)eq\x(测)eq\x(试)1．(双选)下列海水中的元素中，对其用途的叙述正确的是(AC)A．锂是热核反应的重要原料之一B．碘用于医药制碘酒，加碘食盐中含碘化钾C．镁用于制造飞机、汽车、火箭，有“国防金属”的美誉D．铀是制造原子弹和氢弹的主要原料解析：加碘食盐中含碘酸钾；铀用于制造核弹，而不是氢弹。2．下列关于镁的叙述中，不正确的是(B)A．在空气中镁燃烧时发出耀眼的白光B．由于镁跟空气中的氧气反应，所以镁必须密封保存C．镁能跟盐酸反应放出H2D．镁常用作还原剂和脱氧剂解析：镁在空气中燃烧发出耀眼的白光；镁在空气中可以形成有保护作用的氧化膜，不用密封保存；在金属活动性顺序表中镁排在氢以前，与盐酸反应可以生成氢气；镁的还原性较强，常用作还原剂和脱氧剂。3．镁条在下列气体中能燃烧的是(C)①Cl2②O2③He④CO2A．①②B．②④C．①②④D．①③④解析：Mg在点燃时与CO2、Cl2、O2都能反应。4．下列有关镁的叙述中，正确的是(D)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中燃烧的产物不全为MgO解析：干粉灭火器中充有NaHCO3粉末，喷出后受热易分解生成CO2来灭火，但镁与CO2能反应生成MgO和C，故A错。常温下镁可与浓HNO3、浓H2SO4反应，B、C都错。5．从海水中提取镁，正确的方法是(D)A．海水eq\o(→,\s\up7(NaOH))Mg(OH)2eq\o(→,\s\up7(电解))MgB．海水eq\o(→,\s\up7(盐酸))MgCl2溶液→MgCl2晶体eq\o(→,\s\up7(电解))MgC．海水eq\o(→,\s\up7(石灰乳))Mg(OH)2eq\o(→,\s\up7(灼烧))MgOeq\o(→,\s\up7(电解))MgD．海水eq\o(→,\s\up7(石灰乳))Mg(OH)2eq\o(→,\s\up7(HCl))MgCl2溶液→MgCl2(熔融)eq\o(→,\s\up7(电解))Mg解析：从海水中提取镁的方法中，有以下几点需要注意：(1)镁应由电解熔融的MgCl2得到，而不能由电解MgO得到，因MgO的熔点比MgCl2高得多。(2)往海水中加入的碱应是石灰乳[即Ca(OH)2]而不是NaOH，因石灰乳可由海边贝壳来制取，比NaOH便宜得多。海水中的Mg2＋与盐酸不反应。6．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(A)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不涉及氧化还原反应D．第④步电解时不会产生氯气解析：步骤①②的目的是为了得到氢氧化镁；电解氯化镁是氧化还原反应。7．已知镁能在O2、N2、CO2中燃烧生成相应的化合物。试回答：(1)镁在空气中燃烧，除发生反应N2＋3Mgeq\o(=,\s\up7(点燃))Mg3N2外，还能发生其他反应，写出反应的化学方程式__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)镁条在氧气中燃烧时看到的现象是___________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)有同学认为空气中氮气含量最大，所以产物中氮化镁含量最大。事实上是这样吗？为什么？______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)通过镁在空气中燃烧这一事实，你对燃烧这一概念有何新的认识？______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(5)如果等质量的镁分别在足量氧气、氮气、二氧化碳中燃烧，燃烧后固体的质量分别为m1、m2、m3，则它们的大小顺序为________________________________________________________________________。解析：物质的性质、浓度影响着反应的现象、产物及产物的量。本题应从N2、O2、CO2的性质及浓度来分析与Mg反应的产物及现象。镁是较活泼金属，镁在空气中燃烧，产物较复杂。但产物中MgO最多，这是由氧气最活泼所致。燃烧是剧烈的放热发光的氧化还原反应，不一定有氧气参加。由题给方程式知，24g镁与O2反应，质量增加16g，与N2反应，质量增大g，与CO2反应，质量增大22g，故有m3>m1>m2。答案：(1)2Mg＋O2eq\o(=,\s\up7(点燃))2MgO，2Mg＋CO2eq\o(=,\s\up7(点燃))2MgO＋C(2)剧烈燃烧，发出耀眼的白光，生成大量白烟(3)不是，因为氮气比氧气稳定(4)燃烧不一定有氧气参加(5)m3>m1>m28．海水占地球总储水量的%。若把海水淡化和化工生产结合起来，既可以解决淡水资源缺乏的问题，又可以充分利用海洋资源。(1)目前国际上实用的“海水淡化”主要方法之一是蒸馏法。蒸馏法是将海水变成蒸汽，蒸汽经过冷却而得高纯度淡水，由此可判断蒸馏是________(填“物理变化”或“化学变化”)。(2)工业上利用电解饱和食盐水可制得氢气、氯气、烧碱等重要化工产品，又称为“氯碱工业”。利用电解饱和食盐水产物又能制取消毒液，其方程式是________________________________________________________________________。(3)近年来有人提出了一种利用氯碱工业产品及氯化钠循环治理含二氧化硫废气并回收二氧化硫的方法，该方法的流程如下：试写出④的化学反应方程式________________________________________________________________________。解析：蒸馏只是物质的状态发生变化，是物理变化；盐酸和亚硫酸氢钠的反应属于复分解反应。答案：(1)物理变化(2)2NaOH＋Cl2=NaCl＋NaClO＋H2O(3)NaHSO3＋HCl=NaCl＋SO2↑＋H2Oeq\x(素)eq\x(能)eq\x(提)eq\x(高)9．点燃的镁条在SO2中能够像在CO2中那样继续燃烧，但反应较镁和CO2剧烈。下列有关镁与SO2的反应说法正确的是(C)A．镁与SO2的反应不属于燃烧，因燃烧必须有O2参加B．镁与SO2的反应产物只有MgO和SC．镁与SO2的反应属于氧化还原反应且在该反应中SO2作氧化剂D．在镁与SO2的反应中，镁只作氧化剂解析：只要是剧烈发光发热的氧化还原反应均是燃烧，燃烧不一定有O2参加，A不正确；镁与SO2反应的产物中有MgO和S，另外Mg还可与S反应生成MgS，B不正确；镁与SO2反应属于氧化还原反应，在此反应中Mg化合价升高，失电子，作还原剂，SO2中硫元素化合价降低，SO2是氧化剂，故C正确，D不正确。10．实验室内利用空气和如图所示的药品、仪器装置制取少量氮化镁(Mg3N2遇水剧烈反应)。序号①②③④⑤仪器及装置(1)如果气体从左向右流，则上述仪器装置正确连接顺序是：________、________、________、________、________(填装置的序号)。(2)各个装置中导管连接的正确顺序是G→________、________→________、________→________、________→________。(3)实验开始时，应先在________(填字母)处接通自来水管，然后再依次点燃装有________粉装置的酒精灯和装有________粉装