2019学年高中化学 专题2 从海水中获得的化学物质 第2单元 钠、镁及其化合物 第4课时 镁的提取及应用
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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Mg 2＋――→①Mg(OH)2――→②MgCl 2――→③Mg 试写出各步骤发生反应的化学方程式： ①MgCl 2＋Ca(OH)2===Mg(OH)2↓＋CaCl 2； ②Mg(OH)2＋2HCl===MgCl 2＋2H 2O ； ③MgCl 2(熔融)=====通电Mg ＋Cl 2↑。
(2)石灰乳的制备贝壳(CaCO 3)――→煅烧①生石灰(CaO)――→H 2O②熟石灰[Ca(OH)2]。
写出两步反应的化学方程式 ①CaCO 3=====煅烧CaO ＋CO 2↑， ②CaO ＋H 2O===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O 2反应反应方程式：2Mg ＋O 2=====点燃2MgO 。
现象：剧烈燃烧，发出耀眼的白光，生成白色固体。
②与N 2反应反应方程式：3Mg ＋N 2=====点燃Mg 3N 2。
③与CO 2反应反应方程式：2Mg ＋CO 2=====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 ＋===Mg 2＋＋H 2↑。
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 ＋===H 2O 。
( ) 【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MgSO 4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)氢氧化钠 (2)过滤 (3)盐酸 Mg(OH)2＋2H ＋===Mg 2＋＋2H 2O[合 作 探 究·攻 重 难][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CaCO 3=====高温CaO ＋CO 2↑。
(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沉淀Mg 2＋→Mg 2＋＋2OH －===Mg(OH)2↓↓制MgCl 2→Mg(OH)2＋2HCl===MgCl 2＋2H 2O ↓电解得Mg →MgCl 2(熔融)=====通电Mg ＋Cl 2↑(2)由MgCl 2·6H 2O 加热脱水制MgCl 2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O 2、N 2、CO 2等气体发生反应，故工业电解MgCl 2得到的镁，应在H 2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：A ．海水――→NaOH Mg(OH)2――→电解MgB ．海水――→HCl MgCl 2溶液―→MgCl 2晶体――→电解MgC ．海水――→石灰乳Mg(OH)2――→灼烧MgO ――→电解MgD ．海水――→石灰乳Mg(OH)2――→HCl MgCl 2溶液―→MgCl 2(熔融)――→电解MgD [本题要求学生既要知道镁是由电解熔融的MgCl 2得到，还要知道实际生产中从海水提取MgCl 2的途径及原料的合理使用(用石灰乳而不用NaOH)。
][思考交流](1)已知镁能在O 2、N 2、CO 2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N 2＋3Mg=====点燃Mg 3N 2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N 2、CO 2中燃烧，对于燃烧有什么新的认识？ 【提示】 ①2Mg＋O 2=====点燃2MgO,2Mg ＋CO 2=====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 ＋2H 2O=====△Mg(OH)2＋H 2↑。
镁的化学性质注：Mg 232[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＜④B ．④＝①＝②＝③C ．③＜②＜①＜④D ．③＜①＜②＜④C [Mg 在氧气中：2Mg ＋O 2=====点燃2MgO Mg 在空气中：2Mg ＋O 2=====点燃2MgO(主) 3Mg ＋N 2=====点燃Mg 3N 2(微量)Mg 在氮气中：3Mg ＋N 2=====点燃Mg 3N 2 Mg 在二氧化碳中：2Mg ＋CO 2=====点燃C ＋2MgO 设有1 mol Mg 完全反应：a ．Mg ――→O 2MgO ―→O―→增重16 g ；b ．Mg ――→N 213Mg 3N 2―→23N ―→增重23×14 g＝9.3 g ；c ．Mg ――→CO 2MgO ＋12C ―→O＋12C ―→增重22 g ；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 ．CuCl 2溶液D [Mg 能把CuCl 2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 ．MgCl 2＋Ca(OH)2===Mg(OH)2↓＋CaCl 2 B ．Mg(OH)2＋2HCl===MgCl 2＋2H 2O C ．Mg(OH)2=====加热MgO ＋H 2O D ．MgCl 2=====通电Mg ＋Cl 2↑C [A 项是把海水中的Mg 2＋转化为Mg(OH)2沉淀，B 项是把Mg(OH)2转化为MgCl 2，D 项是电解熔融MgCl 2制得Mg 和Cl 2，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 ．MgCO 3、MgO 、Mg 3N 2 B ．Mg(OH)2、MgO 、MgCO 3 C ．MgO 、Mg 3N 2、C D ．Mg 3N 2、C 、MgCO 3 【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NaHCO 3，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，NaHCO 3的作用是__________________________ _______________________________________________________________ (用化学方程式表示)。
(2)镁失火时，________(选填“能”或“不能”)用干粉灭火器灭火，其原因是_______________________________________________________________(用化学方程式表示)【解析】 干粉灭火器在灭火时，NaHCO 3受热发生分解，产生CO 2，镁失火时，不能用干粉灭火器灭火，因为镁能与CO 2反应。
【答案】 (1)2NaHCO 3=====△Na 2CO 3＋H 2O ＋CO 2↑ (2)不能 2Mg ＋CO 2=====点燃2MgO ＋C。
