新教材化学学案3-3-1粗盐提纯从海水中提取镁

第三单元海洋化学资源的综合利用第1课时粗盐提纯从海水中提取镁课程目标1．了解粗盐提纯的方法。2．了解镁的性质与用途。3．了解海水中提取镁的方法。图说考点学业基础——自学·思记·尝试[新知预习]一、粗盐提纯1．海水晒盐获得的粗盐中主要含有的盐有：1、2和3，以及难溶性杂质。2．粗盐中杂质离子的去除步骤杂质离子加入试剂离子方程式145627893eq\o(□,\s\up1(10))eq\o(□,\s\up1(11))eq\o(□,\s\up1(12))4eq\o(□,\s\up1(13))eq\o(□,\s\up1(14))eq\o(□,\s\up1(15))二、镁的存在及提取1．镁的存在：自然界中的镁主要以eq\o(□,\s\up1(16))的形式存在于地壳和海水中。海水中镁的总储量约为2.1×1015吨。2．镁的提取从海水中提取镁，步骤如下：（1）煅烧海边贝壳（eq\o(□,\s\up1(17))），制成石灰乳。化学方程式：CaCO3eq\o(=,\s\up7(高温))CaO＋CO2↑，CaO＋eq\o(□,\s\up1(18))=Ca（OH）2↓。（2）将石灰乳加入到海水沉淀池中，得到氢氧化镁沉淀。化学方程式：MgCl2＋Ca（OH）2=eq\o(□,\s\up1(19))＋eq\o(□,\s\up1(20))，该反应实质上是Mg2＋与OH－结合生成Mg（OH）2沉淀的反应，离子方程式：eq\o(□,\s\up1(21))________________________________________________________________________。（3）将氢氧化镁与盐酸反应，化学方程式：eq\o(□,\s\up1(22))，该反应实质上是eq\o(□,\s\up1(23))与eq\o(□,\s\up1(24))反应生成Mg2＋与H2O，离子方程式：eq\o(□,\s\up1(25))。所得溶液蒸发结晶可获得六水合氯化镁晶体（MgCl2·6H2O），然后在氯化氢气流中加热，转化成氯化镁。化学方程式：MgCl2·6H2Oeq\o(=,\s\up7(HCl),\s\do5(△))eq\o(□,\s\up1(26))。（4）电解熔融eq\o(□,\s\up1(27))制得金属镁。化学方程式：MgCl2eq\o(=,\s\up7(通电))eq\o(□,\s\up1(28))。三、镁的原子结构和性质1．镁的原子结构（1）原子结构示意图为eq\o(□,\s\up1(29))。（2）原子结构和性质的关系：容易eq\o(□,\s\up1(30))最外层的eq\o(□,\s\up1(31))个电子形成eq\o(□,\s\up1(32))，表现强eq\o(□,\s\up1(33))性。2．镁的化学性质写出下列化学反应方程式：（1）Mg与N2反应：eq\o(□,\s\up1(34))________________________________________________________________________（2）Mg与盐酸反应：eq\o(□,\s\up1(35))________________________________________________________________________（3）Mg与CO2反应：eq\o(□,\s\up1(36))________________________________________________________________________[即时自测]1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”（1）用H2还原MgCl2可得金属镁。（）（2）工业上通常通过电解MgO来制得金属Mg。（）（3）将镁条直接放入盐酸中观察镁与盐酸反应现象。（）（4）燃着的镁条伸入盛CO2的集气瓶中立即熄灭。（）（5）Mg不能在N2中燃烧。（）（6）粗盐可直接用作化工原料。（）2．提纯含有少量硝酸钡杂质的硝酸钾溶液，可以使用的方法为（）A.加入过量碳酸钠溶液，过滤，除去沉淀，溶液中补加适量硝酸B.加入过量碳酸钾溶液，过滤，除去沉淀，溶液中补加适量硝酸C.加入过量硫酸钠溶液，过滤，除去沉淀，溶液中补加适量硝酸D.加入过量硫酸钾溶液，过滤，除去沉淀，溶液中补加适量硝酸3．广州亚运会开幕式上的礼花，让广州显得更加辉煌、浪漫。其中镁粉可用来制造焰火，工业上制取镁粉的方法是将镁的蒸气进行冷却，其中最适宜的方法是（）A．在氮气的容器内冷却B．在水中冷却C.在氦气的环境里冷却D．在二氧化碳气体里冷却4．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（）A．②④⑤③①B．③②④①⑤C.③④②⑤①D．②④③⑤①5．分析镁在空气中的燃烧产物，肯定不存在的物质是（）A.CB．MgOC.MgCO3D．Mg3N2核心素养——合作·探究·分享粗盐提纯[例1]为了除去粗盐中的Ca2＋、Mg2＋、SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))及泥沙，得到纯净的NaCl，可将粗盐溶于水，在下列操作中选取必要的步骤和正确的操作顺序（）①过滤②加过量的NaOH溶液③加过量的盐酸④加过量的Na2CO3溶液⑤加过量的BaCl2溶液⑥加热蒸发A．④①⑤②①③⑥B．⑤①④②③⑥C．②⑤④①③⑥D．①②⑤④①③⑥eq\a\vs4\al(状元随笔)首先根据选项，明确三种杂质离子分别用哪种沉淀剂除去；其次，沉淀剂必须过量，过量的沉淀剂也要除去，因此要选择加入沉淀剂的合理顺序；最后，要明确加入盐酸的目的及何时加入。[提升1]为了除去KCl固体中少量的MgCl2、MgSO4，可选用Ba（OH）2、HCl和K2CO3三种试剂，按下列步骤操作：eq\x(固体)eq\o(→,\s\up7(加水))eq\x(溶液)eq\o(→,\s\up7(加过量A))eq\o(→,\s\up7(加过量B),\s\do5(操作Ⅰ))eq\x(滤液)eq\o(→,\s\up7(加适量C))eq\o(→,\s\up7(加热煮沸))eq\x(KCl溶液)eq\o(→,\s\up7(操作Ⅱ))eq\x(KCl固体)（1）写出三种试剂的化学式：A，B，C。（2）根据题意，回答下列问题：①加入过量A的目的是________________________________________________________________________；②加入过量B的目的是________________________________________________________________________；③加热煮沸的目的是________________________________________________________________________。（3）操作Ⅰ是，操作Ⅱ是。eq\a\vs4\al(状元随笔)本题重点分析：①工艺路线；②试剂、用量；③分离操作；④中间产物。这也是解答工艺流程题的4个审题要点。关键能力粗盐提纯中各种试剂的作用eq\a\vs4\al(状元随笔)牢记分离和提纯操作中的“四个原则”①“不增”——不能引入新的杂质；②“不减”——不能减少被提纯物质；③“易分离”——原杂质或反应后的杂质易与被提纯物质分离；④“易复原”——被提纯的物质要容易复原。从海水中提取镁[例2]工业中“从海水中提取镁”的流程如图所示：MgO熔点远高于MgCl2，熔化需消耗大量能量。其步骤为：①将海边大量的贝壳煅烧成石灰，并将石灰制成石灰乳；②将石灰乳加入海水沉淀中经过滤得到Mg（OH）2沉淀；③在Mg（OH）2沉淀中加入盐酸得到MgCl2溶液，再经蒸发结晶得到MgCl2·6H2O；④将MgCl2·6H2O在一定条件下加热得到无水MgCl2；⑤电解熔融的氯化镁可得到Mg。请回答以下问题：（1）步骤③中的蒸发是利用风吹日晒来完成的，而实验室中进行蒸发操作需要的主要仪器有、、酒精灯、铁架台等。（2）上述提取镁的流程中，在降低成本、减少污染方面做了一些工作，请写出其中一点：。（3）有同学认为：步骤②后可加热Mg（OH）2得到MgO，再电解熔融的MgO制取金属镁，这样可简化实验步骤。你同意该同学的想法吗？为什么？你的观点是，理由是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。[提升2]某中学化学兴趣小组设计了四种从海水中提取镁的工艺流程，你认为合理的是（）A．海水eq\o(→,\s\up7(NaOH))Mg（OH）2eq\o(→,\s\up7(通电))MgB．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(通电))MgC．海水eq\o(→,\s\up7(HCl))MgCl2溶液→MgCl2晶体eq\o(→,\s\up7(通电))MgD．海水eq\o(→,\s\up7(石灰乳))Mg（OH）2eq\o(→,\s\up7(灼烧))MgOeq\o(→,\s\up7(通电))Mg关键能力1.从海水中提取镁的工艺流程2．注意事项（1）不要直接往海水中加沉淀剂。因为海水中的Mg2＋的浓度很小，直接加沉淀剂不利于Mg2＋的沉淀，而且会增大沉淀剂的用量，我们可以先将海水浓缩，再加沉淀剂。（2）从原料来源以及经济等综合角度考虑选用Ca（OH）2试剂作沉淀剂较好。因为海边有丰富的贝壳，可用来制得Ca（OH）2。（3）在Mg（OH）2中先加盐酸反应，再浓缩得MgCl2·6H2O晶体，然后再将MgCl2·6H2O晶体在HCl气流中加热脱水即可得无水MgCl2。（4）电解产生的Cl2可以循环利用，这样既可以节约资源又可以减轻Cl2任意排放对环境造成的污染。学考评价——夯实·测控·演练1.下列各物质含少量杂质，除去这些杂质应选用的试剂或操作方法正确的是（）序号物质杂质除杂应选用的试剂或操作方法①KNO3溶液KOH加入FeCl3溶液，并过滤②FeSO4溶液CuSO4加入过量铁粉，并过滤③H2CO2通过盛NaOH溶液的洗气瓶④NaNO3固体CaCO3溶解、过滤、蒸发A.②④B．②③④C.①③④D．①②③④2．（双选）关于粗盐提纯的下列说法中正确的是（）A.溶解粗盐时，应尽量让溶液稀些，防止食盐不完全溶解B.当蒸发到剩余少量液体时，停止加热，利用余热将液体蒸干C.将制得的食盐熔化电解即为“氯碱工业”D.为除去粗盐中的Ca2＋、Mg2＋、SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))，可依次向溶液中加入足量的氢氧化钠溶液、氯化钡溶液、碳酸钠溶液、稀盐酸3．海水中含的MgCl2是Mg的重要来源之一，从海水中提镁，可按如下步骤进行：（1）将贝壳制成石灰乳（2）在引入的海水中加入石灰乳、沉降、过滤、洗涤得到Mg（OH）2（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（1）、（2）、（3）步的目的是从海水中提取MgCl2C.第四步会产生氯气D.以上过程中涉及到复分解反应、化合反应和置换反应4．从海水中提取镁的流程如图所示（框图中是主要产物）：eq\a\vs4\al(\x(贝壳)\o(→,\s\up7(①))石灰乳)↓eq\x(海水)→eq\x(沉淀池)eq\o(→,\s\up7(②))eq\x(Mg（OH）2)eq\o(→,\s\up7(③))eq\x(MgCl2溶液)→eq\x(MgCl2·6H2O)→eq\x(无水MgCl2)eq\o(→,\s\up7(④))eq\x(Mg＋Cl2)请回答相关问题：（1）下列说法不正确的是（填序号）。A.上述方法的优点之一是原料丰富B.进行①②③步骤的目的是富集MgCl2C.工业上也可用电解熔融氧化镁的方法制取镁D.电解法冶炼金属要消耗大量的电能（2）海水进入沉淀池前，对海水进行处理有以下两种方案。方案一：将晒盐后的卤水通入沉淀池。方案二：将加热蒸发浓缩后的海水通入沉淀池。你认为方案更合理，理由是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。（3）步骤③中发生反应的离子方程式是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。步骤④中发生反应的离子方程式是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。练后感悟海水提镁的“四步骤”“七反应”第三单元海洋化学资源的综合利用第1课时粗盐提纯从海水中提取镁学业基础新知预习CaCl2MgCl2Na2SO4SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))BaCl2Ba2＋＋SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))=BaSO4↓Mg2＋NaOHMg2＋＋2OH－=Mg(OH)2↓eq\o(□,\s\up1(10))Ba2＋eq\o(□,\s\up1(11))Na2CO3eq\o(□,\s\up1(12))Ba2＋＋COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))=BaCO3↓eq\o(□,\s\up1(13))COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))、OH－eq\o(□,\s\up1(14))HCleq\o(□,\s\up1(15))H＋＋OH－=H2O、2H＋＋COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))=CO2↑＋H2Oeq\o(□,\s\up1(16))化合态eq\o(□,\s\up1(17))石灰石eq\o(□,\s\up1(18))H2Oeq\o(□,\s\up1(19))Mg(OH)2↓eq\o(□,\s\up1(20))CaCl2eq\o(□,\s\up1(21))Mg2＋＋Ca(OH)2=Ca2＋＋Mg(OH)2↓eq\o(□,\s\up1(22))Mg(OH)2＋2HCl=MgCl2＋2H2Oeq\o(□,\s\up1(23))Mg(OH)2eq\o(□,\s\up1(24))H＋eq\o(□,\s\up1(25))Mg(OH)2＋2H＋=Mg2＋＋2H2Oeq\o(□,\s\up1(26))MgCl2＋6H2O↑eq\o(□,\s\up1(27))氯化镁eq\o(□,\s\up1(28))Mg＋Cl2↑eq\o(□,\s\up1(29))eq\o(□,\s\up1(30))失去eq\o(□,\s\up1(31))2eq\o(□,\s\up1(32))镁离子eq\o(□,\s\up1(33))还原eq\o(□,\s\up1(34))3Mg＋N2eq\o(=,\s\up7(点燃))Mg3N2eq\o(□,\s\up1(35))Mg＋2HCl=MgCl2＋H2↑eq\o(□,\s\up1(36))2Mg＋CO2eq\o(=,\s\up7(点燃))2MgO＋C即时自测1．答案：(1)×(2)×(3)×(4)×(5)×(6)×2．解析：为了使Ba2＋完全沉淀，必须加入过量的碳酸钾溶液，过滤，除去碳酸钡沉淀，在滤液中加入适量的硝酸，除去过量的COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))，即可达到目的。答案：B3．解析：Mg与N2反应生成Mg3N2，Mg与热水反应，Mg与CO2反应。答案：C4．解析：由海水中提取镁可知，先在海水中加入熟石灰，使Mg2＋变成Mg(OH)2沉淀，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。答案：D5．解析：镁在空气中燃烧可与CO2反应生成C和MgO，与O2反应生成MgO，与N2反应生成Mg3N2。答案：C核心素养例1【解析】开始时要先过滤，使不溶性泥沙与可溶性物质分开。除Ca2＋用COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))，除Mg2＋用OH－，除SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))用Ba2＋；为将杂质离子全部除去，加入的沉淀剂必须是过量的，这样就引入了新的杂质离子，必须考虑在后面操作中除去。方案很多，但有一个基本思路：COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))要在Ba2＋后面加入，最后加入过量盐酸，加热蒸发。故D项正确。【答案】D提升1解析：当有多种杂质共存时，应认真分析。要使杂质一一除去，必须考虑到所加试剂是过量的，而且过量的试剂在后面步骤中必须能除去，要除去Mg2＋，可用含OH－的试剂，除SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))可用含Ba2＋的试剂，故先加入Ba(OH)2。加入的过量Ba(OH)2中的Ba2＋可用K2CO3除去，过量Ba(OH)2中的OH－，以及过量K2CO3中的COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))，可用稀盐酸除去，最后加热者沸可除去HCl