高中化學 專題2 從海水中獲得的化學物質(zhì) 第2單元 鈉、鎂及其化合物 第4課時 鎂的提取及應(yīng)用學案 蘇教版必修1

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1、 第4課時　鎂的提取及應(yīng)用 學習目標：1.了解金屬鎂的工業(yè)生產(chǎn)原理和流程。2.掌握鎂的主要性質(zhì)及其重要用途。(重點) [自 主 預(yù) 習探 新 知] 1．海水中提取鎂 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。海水中鎂的總儲量約為1.81015t。 (1)從海水中提取金屬鎂，其簡單流程如下： 海水中的Mg2＋Mg(OH)2MgCl2Mg 試寫出各步驟發(fā)生反應(yīng)的化學方程式： ①MgCl2＋Ca(OH)2===Mg(OH)2↓＋CaCl2； ②Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O； ③MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑。 (2)石灰乳的制備 貝殼(CaC

2、O3)生石灰(CaO)熟石灰[Ca(OH)2]。 寫出兩步反應(yīng)的化學方程式 ①CaCO3CaO＋CO2↑， ②CaO＋H2O===Ca(OH)2。 2．鎂的結(jié)構(gòu)與性質(zhì) (1)Mg原子結(jié)構(gòu)示意圖，表現(xiàn)強還原性。 (2)Mg的化學性質(zhì) ①與O2反應(yīng) 反應(yīng)方程式：2Mg＋O22MgO。 現(xiàn)象：劇烈燃燒，發(fā)出耀眼的白光，生成白色固體。 ②與N2反應(yīng) 反應(yīng)方程式：3Mg＋N2Mg3N2。 ③與CO2反應(yīng) 反應(yīng)方程式：2Mg＋CO22MgO＋C。 現(xiàn)象：劇烈燃燒，發(fā)出耀眼的白光，生成白色物質(zhì)并附有黑色固體。 ④與稀硫酸反應(yīng)：離子方程式為Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑。

3、3．鎂的重要應(yīng)用 鎂是一種重要的金屬材料，密度較小，能與Cu、Al、Sn、Mn、Ti等形成多種合金，這些鎂合金硬度和強度都較大。其應(yīng)用有： (1)鎂合金制造火箭、導彈和飛機的部件等。 (2)制造信號彈和焰火，其理由是鎂燃燒時發(fā)生耀眼的白光。 (3)氧化鎂是優(yōu)質(zhì)的耐高溫材料，其理由是熔點高達2_800_℃。 [基礎(chǔ)自測] 1．判斷正誤(正確的打“√”，錯誤的打“”) (1)海水中提取Mg既涉及復(fù)分解反應(yīng)又涉及置換反應(yīng)。(　　) (2)鎂在空氣中燃燒只生成MgO。(　　) (3)Na與冰水反應(yīng)而Mg與熱水可以反應(yīng)，可說明Na比Mg活潑。(　　) (4)Mg(OH)2溶于鹽酸的離

4、子方程式為OH－＋H＋===H2O。(　　) 【答案】　(1)　(2)　(3)√　(4) 2．鎂及其合金是一種用途很廣的金屬材料，海水中鎂的含量約為1.81015 t，目前世界上60%的鎂是從海水中提取的，主要步驟如下： (1)為了使MgSO4完全轉(zhuǎn)化為Mg(OH)2，可以加入過量試劑①，試劑①最好選用________。 (2)加入試劑①后，能夠分離得到Mg(OH)2沉淀的方法是________。 (3)試劑②可以選用________，其反應(yīng)的離子方程式為 _____________________________________________________________

5、。 【答案】　(1)氫氧化鈉　(2)過濾　(3)鹽酸　Mg(OH)2＋2H＋===Mg2＋＋2H2O [合 作 探 究攻 重 難] 海水中提取鎂 [思考交流] (1)海水提鎂要用到海灘上的貝殼。那么，貝殼在生產(chǎn)流程中起什么作用？其主要成分發(fā)生了怎樣的化學變化？ 【提示】　貝殼的作用是作為制備堿的基礎(chǔ)原料，其主要成分發(fā)生的化學變化為CaCO3CaO＋CO2↑。 (2)海水中提取Mg，涉及哪些基本反應(yīng)類型？ 【提示】　復(fù)分解反應(yīng)，分解反應(yīng)。 (3)從海水中提鎂的過程中，采取了哪些措施來提高經(jīng)濟效益？這對你有什么啟示？ 【提示】　提高經(jīng)濟效益的措施，一是在主要原料地(靠海處)

6、建廠，二是同時建造鹽酸廠，充分利用電解氯化鎂的副產(chǎn)物——氯氣。這給我們的啟示是，設(shè)計工業(yè)生產(chǎn)要從整體出發(fā)，對各個生產(chǎn)要素和環(huán)境保護進行綜合設(shè)計，既要提高綜合經(jīng)濟效益，又要保護環(huán)境。 (1)海水提鎂的工藝流程圖 →Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓ ↓ →Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O ↓ →MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑ (2)由MgCl26H2O加熱脫水制MgCl2應(yīng)該在HCl氣體氛圍中進行；工業(yè)上電解熔融的氯化鎂制取鎂，而不是電解氧化鎂制取鎂。 因鎂在高溫下能與O2、N2、CO2等氣體發(fā)生反應(yīng)，故工業(yè)電解MgCl2得到的鎂，應(yīng)在H

7、2氛圍中冷卻。 [對點訓練] 1．下表是氧化鎂和氯化鎂的熔、沸點數(shù)據(jù)： 物質(zhì) 氧化鎂 氯化鎂 熔點/℃ 2 852 714 沸點/℃ 3 600 1 412 請參考以上數(shù)據(jù)分析，從海水中提取鎂，正確的方法是(　　) A．海水Mg(OH)2Mg B．海水MgCl2溶液―→MgCl2晶體Mg C．海水Mg(OH)2MgOMg D．海水Mg(OH)2MgCl2溶液―→MgCl2(熔融)Mg D　[本題要求學生既要知道鎂是由電解熔融的MgCl2得到，還要知道實際生產(chǎn)中從海水提取MgCl2的途徑及原料的合理使用(用石灰乳而不用NaOH)。] 鎂的主要性質(zhì) [

8、思考交流] (1)已知鎂能在O2、N2、CO2中燃燒生成相應(yīng)的化合物。試回答下列問題： ①鎂在空氣中燃燒，除發(fā)生反應(yīng)N2＋3MgMg3N2外，還能發(fā)生其他反應(yīng)，寫出反應(yīng)的化學方程式：__________________________________________ _____________________________________________________________。 ②鎂條在氧氣中燃燒時看到的現(xiàn)象是_______________________________ __________________________________________________

9、____________。 ③有同學認為空氣中氮氣含量最大，所以產(chǎn)物中氮化鎂含量最大。事實上是這樣嗎？為什么？ ④通過Mg在N2、CO2中燃燒，對于燃燒有什么新的認識？ 【提示】?、?Mg＋O22MgO,2Mg＋CO22MgO＋C。 ②劇烈燃燒，發(fā)出耀眼的白光，生成大量白煙。 ③不是，因為氧氣比氮氣活潑。 ④燃燒不一定有氧氣參加。 (2)將Mg放入冷水中，加入2滴酚酞有什么現(xiàn)象？然后加熱又有什么現(xiàn)象？寫出有關(guān)化學方程式。 【提示】　開始沒有明顯現(xiàn)象，加熱后，有氣泡生成，且溶液變粉紅色。Mg＋2H2OMg(OH)2＋H2↑。 鎂的化學性質(zhì) 性質(zhì) 舉例 反應(yīng)方程式 與

10、非金屬 單質(zhì)反應(yīng) 與O2反應(yīng) 2Mg＋O22MgO 與N2反應(yīng) 3Mg＋N2Mg3N2 與非氧化性酸反應(yīng) Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑ 與水反應(yīng) Mg＋2H2OMg(OH)2＋H2↑ 與氧化物反應(yīng) 2Mg＋CO22MgO＋C 與鹽溶液反應(yīng) Mg＋Cu2＋===Mg2＋＋Cu 注：Mg在空氣(含CO2)中燃燒產(chǎn)物為MgO、Mg3N2和C，其中MgO最多，C很少，一般可以忽略。 [對點訓練] 2．將相同質(zhì)量的鎂條分別在①氧氣、②空氣、③氮氣、④二氧化碳中完全燃燒，燃燒后所得固體產(chǎn)物的質(zhì)量由小到大的順序是(　　) A．②＜①＜③＜④　　　　 B．④＝①＝②

11、＝③ C．③＜②＜①＜④ D．③＜①＜②＜④ C　[Mg在氧氣中：2Mg＋O22MgO Mg在空氣中：2Mg＋O22MgO(主) 3Mg＋N2Mg3N2(微量) Mg在氮氣中：3Mg＋N2Mg3N2 Mg在二氧化碳中：2Mg＋CO2C＋2MgO 設(shè)有1 mol Mg完全反應(yīng)： a．MgMgO―→O―→增重16 g； b．MgMg3N2―→N―→增重14 g＝9.3 g； c．MgMgO＋C―→O＋C―→增重22 g； 故產(chǎn)物質(zhì)量大小順序為④＞①＞②＞③。] 3．在下列溶液中分別放入鎂片，過一會兒再把鎂片取出，能使鎂片質(zhì)量增加的溶液是(　　) A．氯化鎂溶液 B．氫氧化

12、鈉溶液 C．鹽酸 D．CuCl2溶液 D　[Mg能把CuCl2中的Cu置換出來。] [當 堂 達 標固 雙 基] 1．下列化學反應(yīng)，在從海水中提取金屬鎂的過程中，不會涉及的是(　　) A．MgCl2＋Ca(OH)2===Mg(OH)2↓＋CaCl2 B．Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O C．Mg(OH)2MgO＋H2O D．MgCl2Mg＋Cl2↑ C　[A項是把海水中的Mg2＋轉(zhuǎn)化為Mg(OH)2沉淀，B項是把Mg(OH)2轉(zhuǎn)化為MgCl2，D項是電解熔融MgCl2制得Mg和Cl2，C項中的反應(yīng)未涉及。] 2．鎂條在空氣中燃燒后，其生成物中可能含有的物質(zhì)

13、是(　　) A．MgCO3、MgO、Mg3N2 B．Mg(OH)2、MgO、MgCO3 C．MgO、Mg3N2、C D．Mg3N2、C、MgCO3 【答案】　C 3．鎂在生產(chǎn)生活中應(yīng)用廣泛，下列用途與鎂的還原性無關(guān)的是(　　) A．制作閃光粉 B．鎂合金用來制造火箭的部件 C．用鎂從熔融的四氯化鈦中提取鈦 D．制作北京奧運會的焰火 B　[A、D中是鎂燃燒，做還原劑；C中鎂置換鈦，做還原劑。] 4．干粉滅火器的主要原料為NaHCO3，是一種常用的滅火器，回答下列問題： 【導學號：90512073】 (1)干粉滅火器在滅火時，NaHCO3的作用是___________

14、_______________ _______________________________________________________________ (用化學方程式表示)。 (2)鎂失火時，________(選填“能”或“不能”)用干粉滅火器滅火，其原因是_______________________________________________________________ (用化學方程式表示) 【解析】　干粉滅火器在滅火時，NaHCO3受熱發(fā)生分解，產(chǎn)生CO2，鎂失火時，不能用干粉滅火器滅火，因為鎂能與CO2反應(yīng)。 【答案】　(1)2NaHCO3Na2CO3＋H2O＋CO2↑ (2)不能　2Mg＋CO22MgO＋C 6EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F375