2020高中化学第3章自然界中的元素第4节海水中的化学元素第1课时海水中的元素镁与海水提镁教案鲁科版必修1

第1课时 海水中的元素 镁与海水提镁
[学习目标] 1.知道从海水中提取镁的方法及有关反应。

2.知道海水中元素的存在和用途，认识镁单质的还原性和重要用途。

一、海水——元素宝库 1．海水中的元素
2．海水中几种元素的主要用途
(1)碘：可用于制药，如碘酒，人缺碘可引起□05甲状腺肿瘤。

我国规定食盐中必须加入□06碘酸钾以确保人体的摄碘量。

(2)锂：□
07热核反应的重要材料之一，也是制造□08锂电池和特种合金的原料。

(3)铀：可用做□09核燃料。

3．氯碱工业
(1)工业上用电解饱和食盐水的方法来制取□10NaOH 、Cl 2、H 2，并以它们为原料生产一系列的化工产品，称为氯碱工业。

(2)反应原理：电解饱和食盐水的化学方程式为□112NaCl ＋2H 2O=====通电
2NaOH ＋H 2↑＋Cl 2↑。

二、镁与海水提镁 1．海水提镁
(1)流程：浓缩的海水――→加碱□01Mg(OH)2――→过滤加盐酸□02MgCl 2溶液――→结晶、过滤、干燥、电解
Mg 。

(2)主要化学反应
①Mg(OH)2的生成：□
03MgCl 2＋Ca(OH)2===Mg(OH)2＋CaCl 2。

②MgCl 2的生成：□
04Mg(OH)2＋2HCl===MgCl 2＋2H 2O 。

③镁的生成：□05MgCl 2(熔融)=====通电
Mg ＋Cl 2↑。

2．镁的性质和用途 (1)物理性质
(2)化学性质
镁是一种比较活泼的金属，具有较强的还原性。

(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□15国防金属。

17脱氧剂。

②冶金工业上，金属镁常用作□16还原剂和□
一、海水元素的宝库
[交流研讨]
1．为什么说NaCl是“无机化工之母”？
提示：工业化工中最重要的物质是“三酸——盐酸、硝酸、硫酸”，“二碱——NaOH、Na2CO3”，工业上利用电解饱和食盐水得NaOH和H2、Cl2，H2和Cl2又可制备盐酸；工业上又可利用NaCl、CO2、NH3来生成Na2CO3，所以说NaCl是无机化工的重要原料，又被称为“无机化工之母”。

2．为什么锂电池质量轻？
提示：锂是单位质量提供电子最多的元素，即7 g Li就提供1 mol e－。

[点拨提升]
氯碱工业的产品及其用途
知识拓展
粗盐精制的方法
粗盐中常含有泥沙、Ca2＋、Mg2＋、SO2－4等杂质，通常采用过滤的方法除去泥沙，然后再将其他杂质除去，操作步骤如下：
(1)加入过量BaCl2溶液，除去SO2－4；
(2)加入过量NaOH溶液，除去Mg2＋；
(3)加入过量Na2CO3溶液，除去Ba2＋、Ca2＋，过滤；
(4)向滤液中加入稀盐酸至溶液呈中性，除去CO2－3和OH－；
(5)蒸发结晶，得到纯净的食盐。

[练习与活动]
1．下列说法不正确的是( )
A．在已发现的110多种元素中，有80多种能在海水中找到
B．海水中元素含量的差异是很大的，每升海水中含量大于 1 mg的元素称为海水中的常量元素，低于1 mg的元素称为海水中的微量元素
C．海水中所含有的元素大部分以盐的形式存在
D．现在供人类食用的食盐占世界食盐总量的很大一部分，只有很小一部分用于化工生产答案 D
解析现在供人类食用的食盐只占世界食盐总产量的很小一部分，绝大部分食盐用于化工生产。

2．工业上用电解饱和食盐水的方法制取氢氧化钠、氯气和氢气。

但电解前要进行粗盐精
制。

已知：一些物质的溶解性
试回答下列问题：
(1)选择试剂以除去下表所列的可溶性杂质。

(2)精制过程既要将杂质离子Ca2＋、Mg2＋、SO2－4完全沉淀，又要保证不引入新的杂质。

为此你认为加入所选沉淀剂的合理顺序为Ⅱ、________、________。

(填序号)
(3)过滤后加适量的盐酸以调节溶液至中性并除去过量的CO2－3和OH－。

其中盐酸除去CO2－3的离子方程式为________________________。

(4)将氯气通入碱液，可制得“84”消毒液(有效成分是次氯酸钠)，写出制取过程的化学方程式：________________________。

答案(1)Na2CO3NaOH BaCl2(2)ⅢⅠ
(3)CO2－3＋2H＋===CO2↑＋H2O
(4)Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O
解析由溶解性知，除Ca2＋应选用CO2－3，使之生成CaCO3沉淀除去；除Mg2＋应选用OH－，使之生成Mg(OH)2沉淀除去；除SO2－4应选用Ba2＋，使之生成BaSO4沉淀除去。

精制过程中不能
引入新的杂质离子，所以应选用Na 2CO 3、NaOH 、BaCl 2，且Na 2CO 3必须加在BaCl 2之后以除去过量的Ba 2＋
，过滤后加入盐酸，除去过量的OH －
和CO 2－
3。

Cl 2与NaOH 反应可制得具有漂白作用的
NaClO 。

二、镁与海水提镁
[交流研讨]
1．为什么镁被称为“国防金属”？
提示：密度小，空气中耐腐蚀，易与铝等金属形成性能优良的合金，广泛应用于航天、航空、导弹等行业。

2．海水提镁的过程中，有一步是先把贝壳(CaCO 3)――→煅烧CaO ――→H 2O Ca(OH)2――→Mg
2＋
Mg(OH)2，为什么不直接用贝壳和Mg 2＋
反应制备MgCO 3呢？
提示：Mg(OH)2的溶解性小于Ca(OH)2，而MgCO 3的溶解性大于CaCO 3，根据复分解反应发生的条件，MgCl 2不能与CaCO 3反应，但MgCl 2可与Ca(OH)2反应生成Mg(OH)2从而从海水中分离出来。

[点拨提升]
1．在常温下，镁能与空气中的氧气发生缓慢的氧化还原反应生成氧化镁，在金属镁的表面形成致密的氧化膜，阻止内部的镁继续被氧化，所以镁虽是活泼金属，却具有较强的抗腐蚀能力。

2．在空气中点燃镁条，同时发生镁与氧气、氮气、二氧化碳的三个反应，但由于氧气的氧化性较强，故主要发生的是镁与氧气的反应。

3．镁的还原性很强，不能用金属置换法制取；也不能用电解氧化镁的方法制取，因为氧化镁的熔点较高。

4．海水提镁的工艺流程图
说明：苦卤是海水晒盐后的母液。

知识拓展
(1)对于绝大多数可燃物来说，CO 2是良好的灭火剂，而K 、Ca 、Na 、Mg 等活泼金属在点燃的条件下易与CO 2反应，放出大量的热，所以CO 2是活泼金属的助燃剂而非灭火剂。

故K 、Ca 、Na 、Mg 等活泼金属着火后应用沙土盖灭。

(2)对于化学工业生产，为了提高经济效益，要考虑以下方面：①原料来源是否丰富、廉价；②产物或原料是否能循环利用；③工业流程设计是否科学合理，是否符合环保要求；④厂址选择是否符合原料、能源、运输方面的要求。

[练习与活动]
3．将相同质量的镁条分别在①氧气中；②空气中；③CO 2中充分燃烧，所得固体产物的质量排列关系正确的是( )
A ．①>②>③
B ．③>①＝②
C ．③＝①>②
D ．③>①>②
答案 D
解析 正确地书写出本题涉及的化学方程式： 2Mg ＋O 2=====点燃
2MgO ①
2Mg ＋O 2=====点燃2MgO,3Mg ＋N 2=====点燃
Mg 3N 2② 2Mg ＋CO 2=====点燃
2MgO ＋C③
由①知每摩尔镁在氧气中燃烧质量增加16 g ，由②知每摩尔镁在空气中燃烧有氮化镁生成，质量增加小于16 g ，由③知每摩尔镁在二氧化碳中燃烧质量增加16 g ＋6 g ＝22 g ，大于16 g 。

4．某工厂采用如下步骤从海水中提取镁：①把贝壳制成石灰乳；②在引入的海水中加入石灰乳，沉降，过滤，洗涤；③将沉淀物与盐酸反应，结晶，过滤，得到含结晶水的晶体；④将所得晶体在一定条件下加热得到无水氯化镁；⑤电解熔融氯化镁，得到金属镁。

(1)请写出步骤①、⑤中发生反应的化学方程式：_____________。

(2)请写出步骤③中发生反应的离子方程式：__________。

(3)在以上提取镁的过程中，没有涉及的化学反应类型是( ) A ．分解反应 B ．化合反应 C ．复分解反应
D ．置换反应 (4)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。

答案 (1)CaCO 3=====高温CaO ＋CO 2↑、CaO ＋H 2O===Ca(OH)2 MgCl 2(熔融)=====通电
Mg ＋Cl 2↑ (2)Mg(OH)2＋2H ＋
===Mg 2＋
＋2H 2O (3)D
(4)①电解产生的Cl 2用于制HCl ；②利用贝壳分解生成的CaO 制石灰乳，降低成本(合理均可)
解析 根据海水提镁步骤可知涉及的反应有：CaCO 3=====高温
CaO ＋CO 2↑、CaO ＋H 2O===Ca(OH)2、MgCl 2＋Ca(OH)2===Mg(OH)2↓＋CaCl 2、Mg(OH)2＋2HCl===MgCl 2＋2H 2O 、MgCl 2=====通电
Mg ＋Cl 2↑。

(3)①为分解反应、化合反应，②、③为复分解反应，④、⑤为分解反应。

本课小结。