20182019苏教版高中化学必修一学案专题2第2单元第4课时镁的提取及应用

第4课时镁的提取及应用学习目标：1.了解金属镁的工业生产原理和流程。2.掌握镁的主要性质及其重要用途。(重点)[自主预习·探新知]1．海水中提取镁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1.8×1015t。(1)从海水中提取金属镁，其简单流程如下：海水中的Mg2＋eq\o(→,\s\up9(①))Mg(OH)2eq\o(→,\s\up9(②))MgCl2eq\o(→,\s\up9(③))Mg试写出各步骤发生反应的化学方程式：①MgCl2＋Ca(OH)2=Mg(OH)2↓＋CaCl2；②Mg(OH)2＋2HCl=MgCl2＋2H2O；③MgCl2(熔融)eq\o(=,\s\up9(通电))Mg＋Cl2↑。(2)石灰乳的制备贝壳(CaCO3)eq\o(→,\s\up9(煅烧),\s\do8(①))生石灰(CaO)eq\o(→,\s\up9(H2O),\s\do8(②))熟石灰[Ca(OH)2]。写出两步反应的化学方程式①CaCO3eq\o(=,\s\up9(煅烧))CaO＋CO2↑，②CaO＋H2O=Ca(OH)2。2．镁的结构与性质(1)Mg原子结构示意图，表现强还原性。(2)Mg的化学性质①与O2反应反应方程式：2Mg＋O2eq\o(=,\s\up9(点燃))2MgO。现象：剧烈燃烧，发出耀眼的白光，生成白色固体。②与N2反应反应方程式：3Mg＋N2eq\o(=,\s\up9(点燃))Mg3N2。③与CO2反应反应方程式：2Mg＋CO2eq\o(=,\s\up9(点燃))2MgO＋C。现象：剧烈燃烧，发出耀眼的白光，生成白色物质并附有黑色固体。④与稀硫酸反应：离子方程式为Mg＋2H＋=Mg2＋＋H2↑。3．镁的重要应用镁是一种重要的金属材料，密度较小，能与Cu、Al、Sn、Mn、Ti等形成多种合金，这些镁合金硬度和强度都较大。其应用有：(1)镁合金制造火箭、导弹和飞机的部件等。(2)制造信号弹和焰火，其理由是镁燃烧时发生耀眼的白光。(3)氧化镁是优质的耐高温材料，其理由是熔点高达2_800_℃。[基础自测]1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)海水中提取Mg既涉及复分解反应又涉及置换反应。()(2)镁在空气中燃烧只生成MgO。()(3)Na与冰水反应而Mg与热水可以反应，可说明Na比Mg活泼。()(4)Mg(OH)2溶于盐酸的离子方程式为OH－＋H＋=H2O。()【答案】(1)×(2)×(3)√(4)×2．镁及其合金是一种用途很广的金属材料，海水中镁的含量约为1.8×1015t，目前世界上60%的镁是从海水中提取的，主要步骤如下：(1)为了使MgSO4完全转化为Mg(OH)2，可以加入过量试剂①，试剂①最好选用________。(2)加入试剂①后，能够分离得到Mg(OH)2沉淀的方法是________。(3)试剂②可以选用________，其反应的离子方程式为_____________________________________________________________。【答案】(1)石灰乳(2)过滤(3)盐酸Mg(OH)2＋2H＋=Mg2＋＋2H2O[合作探究·攻重难]海水中提取镁[思考交流](1)海水提镁要用到海滩上的贝壳。那么，贝壳在生产流程中起什么作用？其主要成分发生了怎样的化学变化？【提示】贝壳的作用是作为制备碱的基础原料，其主要成分发生的化学变化为CaCO3eq\o(=,\s\up9(高温),\s\do8())CaO＋CO2↑。(2)海水中提取Mg，涉及哪些基本反应类型？【提示】复分解反应，分解反应。(3)从海水中提镁的过程中，采取了哪些措施来提高经济效益？这对你有什么启示？【提示】提高经济效益的措施，一是在主要原料地(靠海处)建厂，二是同时建造盐酸厂，充分利用电解氯化镁的副产物——氯气。这给我们的启示是，设计工业生产要从整体出发，对各个生产要素和环境保护进行综合设计，既要提高综合经济效益，又要保护环境。(1)海水提镁的工艺流程图eq\x(沉淀Mg2＋)→Mg2＋＋2OH－=Mg(OH)2↓↓eq\x(制MgCl2)→Mg(OH)2＋2HCl=MgCl2＋2H2O↓eq\x(电解得Mg)→MgCl2(熔融)eq\o(=,\s\up9(通电))Mg＋Cl2↑(2)由MgCl2·6H2O加热脱水制MgCl2应该在HCl气体氛围中进行；工业上电解熔融的氯化镁制取镁，而不是电解氧化镁制取镁。因镁在高温下能与O2、N2、CO2等气体发生反应，故工业电解MgCl2得到的镁，应在H2氛围中冷却。[对点训练]1．下表是氧化镁和氯化镁的熔、沸点数据：物质氧化镁氯化镁熔点/℃2852714沸点/℃36001412请参考以上数据分析，从海水中提取镁，正确的方法是()A．海水eq\o(→,\s\up9(NaOH))Mg(OH)2eq\o(→,\s\up9(电解))MgB．海水eq\o(→,\s\up9(HCl))MgCl2溶液→MgCl2晶体eq\o(→,\s\up9(电解))MgC．海水eq\o(→,\s\up9(石灰乳))Mg(OH)2eq\o(→,\s\up9(灼烧))MgOeq\o(→,\s\up9(电解))MgD．海水eq\o(→,\s\up9(石灰乳))Mg(OH)2eq\o(→,\s\up9(HCl))MgCl2溶液→MgCl2(熔融)eq\o(→,\s\up9(电解))MgD[本题要求学生既要知道镁是由电解熔融的MgCl2得到，还要知道实际生产中从海水提取MgCl2的途径及原料的合理使用(用石灰乳而不用NaOH)。]镁的主要性质[思考交流](1)已知镁能在O2、N2、CO2中燃烧生成相应的化合物。试回答下列问题：①镁在空气中燃烧，除发生反应N2＋3Mgeq\o(=,\s\up9(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Mg在N2、CO2中燃烧，对于燃烧有什么新的认识？【提示】①2Mg＋O2eq\o(=,\s\up9(点燃))2MgO,2Mg＋CO2eq\o(=,\s\up9(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，因为氧气比氮气活泼。④燃烧不一定有氧气参加。(2)将Mg放入冷水中，加入2滴酚酞有什么现象？然后加热又有什么现象？写出有关化学方程式。【提示】开始没有明显现象，加热后，有气泡生成，且溶液变粉红色。Mg＋2H2Oeq\o(=,\s\up9(△))Mg(OH)2＋H2↑。镁的化学性质性质举例反应方程式与非金属单质反应与O2反应2Mg＋O2eq\o(=,\s\up9(点燃))2MgO与N2反应3Mg＋N2eq\o(=,\s\up9(点燃))Mg3N2与非氧化性酸反应Mg＋2H＋=Mg2＋＋H2↑与水反应Mg＋2H2Oeq\o(=,\s\up9(加热))Mg(OH)2＋H2↑与氧化物反应2Mg＋CO2eq\o(=,\s\up9(点燃))2MgO＋C与盐溶液反应Mg＋Cu2＋=Mg2＋＋Cu注：Mg在空气(含CO2)中燃烧产物为MgO、Mg3N2和C，其中MgO最多，C很少，一般可以忽略。[对点训练]2．将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＜④ B．④＝①＝②＝③C．③＜②＜①＜④ D．③＜①＜②＜④C[Mg在氧气中：2Mg＋O2eq\o(=,\s\up9(点燃))2MgOMg在空气中：2Mg＋O2eq\o(=,\s\up9(点燃))2MgO(主)3Mg＋N2eq\o(=,\s\up9(点燃))Mg3N2(微量)Mg在氮气中：3Mg＋N2eq\o(=,\s\up9(点燃))Mg3N2Mg在二氧化碳中：2Mg＋CO2eq\o(=,\s\up9(点燃))C＋2MgO设有1molMg完全反应：a．Mgeq\o(→,\s\up9(O2))MgO→O→增重16g；b．Mgeq\o(→,\s\up9(N2))eq\f(1,3)Mg3N2→eq\f(2,3)N→增重eq\f(2,3)×14g＝9.3g；c．Mgeq\o(→,\s\up9(CO2))MgO＋eq\f(1,2)C→O＋eq\f(1,2)C→增重22g；故产物质量大小顺序为④＞①＞②＞③。]3．在下列溶液中分别放入镁片，过一会儿再把镁片取出，能使镁片质量增加的溶液是()A．氯化镁溶液 B．氢氧化钠溶液C．盐酸 D．CuCl2溶液D[Mg能把CuCl2中的Cu置换出来。][当堂达标·固双基]1．下列化学反应，在从海水中提取金属镁的过程中，不会涉及的是()A．MgCl2＋Ca(OH)2=Mg(OH)2↓＋CaCl2B．Mg(OH)2＋2HCl=MgCl2＋2H2OC．Mg(OH)2eq\o(=,\s\up9(加热))MgO＋H2OD．MgCl2eq\o(=,\s\up9(通电))Mg＋Cl2↑C[A项是把海水中的Mg2＋转化为Mg(OH)2沉淀，B项是把Mg(OH)2转化为MgCl2，D项是电解熔融MgCl2制得Mg和Cl2，C项中的反应未涉及。]2．镁条在空气中燃烧后，其生成物中可能含有的物质是()A．MgCO3、MgO、Mg3N2B．Mg(OH)2、MgO、MgCO3C．MgO、Mg3N2、CD．Mg3N2、C、MgCO3【答案】C3．镁在生产生活中应用广泛，下列用途与镁的还原性无关的是()A．制作闪光粉B．镁合金用来制造火箭的部件C．用镁从熔融的四氯化钛中提取钛D．制作北京奥运会的焰火B[A、D中是镁燃烧，做还原剂；C中镁置换钛，做还原剂。]4．干粉灭火器的主要原料为NaHCO3，是一种常用的灭火器，回答下列问题：【导学号：90512073】(1)干粉灭火器在灭火时，NaHCO3的作用是_________________________________________________________________________________________(用化学方程式表示)。(2)镁失火时，________(选填“能”