2019版高考化学总复习专题镁的性质及应用导学案
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镁的性质及应用 考点解读 1.镁的性质 (1)物理性质:具有银白色金属光泽的固体,密度、硬度均较小,熔点较低,有良好的导电、传热和延展性。 (2)化学性质: A、与非金属单质的反应 ①镁条在O2中燃烧,发出耀眼的强光,生成白色固体物质,反应的化学方程式为2Mg
+O2=====点燃2MgO。 ②镁条能与N2反应,化学方程式为3Mg+N2=====点燃Mg3N2。 B、与水或酸的反应
①镁与水反应:镁不易与冷水反应,能与沸水反应Mg+2H2O=====△Mg(OH)2+H2↑。 ②镁与酸的反应:镁是活泼金属,能与盐酸、稀硫酸反应放出H2,反应的离子方程式为Mg+2H+===Mg2++H2↑。 C、与某些氧化物的反应
镁能在CO2中燃烧,反应的化学方程式为2Mg+CO2=====点燃2MgO+C。 2.海水提镁 沉淀Mg2+→Mg2++2OH-===Mg(OH)2↓ ↓ 制MgCl2→Mg(OH)2+2HCl===MgCl2+2H2O ↓ 电解得Mg→MgCl2(熔融)=====电解Mg+Cl2↑ 3.用途 生产合金,冶金工业上用作还原剂和脱氧剂。 镁合金:用于制造火箭、导弹和飞机的部件 镁:制造信号弹和焰火 氧化镁:耐高温材料 4.镁的重要化合物
物质 主要性质 氧化镁 碱性氧化物 MgO+2H+===Mg2++H2O 氢氧 化镁
中强碱 Mg(OH)2+2H+=== Mg2++2H2O 难溶于水 Mg2++2OH-===Mg(OH)2↓ 溶解度小 于碳酸镁 MgCO3+H2O=====△
Mg(OH)2+CO2↑ 5、工艺流程
考向分析 考向一、镁的性质及应用 典例1.某同学通过系列实验探讨Mg及其化合物的性质,下列对整个过程说法正确的是( ) A.将水加入浓硫酸中得到稀硫酸,置镁片于其中探讨Mg的活泼性 B.将NaOH溶液缓慢滴入MgSO4溶液中,观察Mg(OH)2沉淀的生成 C.将Mg(OH)2浊液直接倒入已装好滤纸的漏斗中过滤,洗涤并收集沉淀 D.将Mg(OH)2沉淀转入表面皿中,加足量稀盐酸,加热蒸干得无水MgCl2固体 解析:选B 浓H2SO4稀释时应将浓H2SO4加到水中,A错误;过滤时应用玻璃棒引流,C错误;由于MgCl2水解,故加热蒸干MgCl2溶液时得不到MgCl2固体。
考向二:镁及其化合物的转化关系 典例2、某同学通过系列实验探讨Mg及其化合物的性质,操作正确且能达到目的的是( ) A.将水加入浓硫酸中得到稀硫酸,置镁片于其中探讨Mg的活泼性 B.将NaOH溶液缓慢滴入MgSO4溶液中,观察Mg(OH)2沉淀的生成C.将Mg(OH)2浊液直接倒入已装好滤纸的漏斗中过滤,洗涤并收集沉淀 D.将Mg(OH)2沉淀转入表面皿中,加足量稀盐酸,加热蒸干得无水MgCl2固体 【答案】B 【解析】本题考查镁及其化合物的性质、常见的基本实验操作。稀释浓硫酸时,应将浓硫酸沿着器壁或玻璃棒慢慢加入水中,并及时搅拌,A是错误的;过滤时需要用玻璃棒引流,因此C不正确;蒸发溶液时应该用蒸发皿而不是表面皿,由于MgCl2水解,所以加热时必需在HCl的气氛中加热才能得到MgCl2固体,所以D不正确。 方法指导: 镁及其化合物的转化关系图
考向三、镁的提取工艺及原理 典例3、将海水淡化与浓海水资源化结合起来是综合利用海水的重要途径之一。一般是先将海水淡化获得淡水,再从剩余的浓海水中通过一系列工艺流程提取其他产品。 回答下列问题: (1)下列改进和优化海水综合利用工艺的设想和做法可行的是________(填序号)。 ①用混凝法获取淡水 ②提高部分产品的质量 ③优化提取产品的品种 ④改进钾、溴、镁等的提取工艺 (2)海水提镁的一段工艺流程如下图:
浓海水的主要成分如下: 离子 Na+ Mg2+ Cl- SO2-4 浓度/(g·L-1) 63.7 28.8 144.6 46.4 该工艺过程中,脱硫阶段主要反应的离子方程式为__________________,产品2的化学式为________,1 L浓海水最多可得到产品2的质量为________g。 (3)采用石墨阳极、不锈钢阴极电解熔融的氯化镁,发生反应的化学方程式为___________________; 电解时,若有少量水存在会造成产品镁的消耗,写出有关反应的化学方程式______________________。 【答案】 (1)②③④ (2)Ca2++SO2-4===CaSO4↓ Mg(OH)2 69.6 (3)MgCl2(熔融)=====电解Mg+Cl2↑ Mg+2H2O=====高温Mg(OH)2+H2↑ 【解析】 (1)利用混凝法只能除去海水中的悬浮物不能获取淡水,故设想和做法可行的是②③④。 (2)根据浓海水的成分及工艺流程可知,脱硫后的澄清液中主要含有Na+、Mg2+、Cl-,则加入石灰乳发生反应,Ca(OH)2+Mg2+===Ca2++Mg(OH)2,经过沉降过滤,滤渣干燥得到产品2,即Mg(OH)2,滤液主要含有Na+、Cl-和大量的Ca2+,用于浓海水脱硫,则脱硫阶段的主要离子反应为:Ca2++SO2-4===CaSO4↓,即产品1为CaSO4。由表中数据,可知1 L浓海水中含有28.8 g Mg2+,则最多可得到产品2的质量为:mMg(OH)2]=28.8 g·L-1×1 L24 g·mol-1×58 g·mol-1=69.6 g。
(3)采用石墨阳极、不锈钢阴极电解熔融的氯化镁,发生反应的化学方程式为:MgCl2(熔融)=====电解Mg+Cl2↑,熔融MgCl2中若有少量的水存在,则会发生Mg+2H2O=====高温Mg(OH)2
+H2↑,从而造成产品镁的消耗。
对点训练 1.下列关于镁的性质叙述正确的是( ) A.能在空气中燃烧,但不能在二氧化碳中燃烧 B.不能与氮气发生反应 C.不与冷水反应,但与热水反应 D.可用电解氯化镁溶液的方法来制取 【答案】C 【解析】A.镁在空气中燃烧能和二氧化碳反应生成氧化镁和碳,故A错误;B.镁和氮气反应生成氮化镁,故B错误;C.镁较活泼,不和冷水反应,但和热水反应生成氢氧化镁和氢气,故C正确;D.镁是活泼金属,工业是采用电解熔融氯化镁的方法冶炼,故D错误;故选C。 2.镁粉在焰火、闪光粉、鞭炮中是不可少的原料,工业上制造镁粉是将镁蒸气在某种气体中冷却.现有下列气体:①空气、②CO2、③Ar、④H2、⑤N2,其中可作为冷却气体的是( ) A.①和② B.②和③ C.③和④ D.④和⑤ 【答案】C 3.等量镁铝合金粉末分别与下列4种过量的溶液充分反应,放出氢气最多的是( ) A.2mol/L-1 H2SO4 溶液 B.18mol/L-1 H2SO4溶液 C.6mol/L-1 KOH 溶液 D.3mol/L-1 HNO3溶液 【答案】A 【解析】A.镁、铝都和稀硫酸反应生成氢气;B.镁与浓硫酸(18mol/LH2SO4)反应生成SO2
气体,铝与浓硫酸发生钝化(常温);C.镁不能和氢氧化钾反应,铝和氢氧化钾反应生
成氢气;D.硝酸为强氧化性酸,和镁、铝反应不产生氢气;根据以上分析知,生成氢气最多的是稀硫酸,故选A。 4.向MgSO4和Al2(SO4)3的混合溶液中,逐滴加入NaOH溶液.下列图象中,能正确表示上述反应的是(横坐标表示加入NaOH溶液的体积,纵坐标表示反应生成沉淀的质量)( )
A. B. C. D. 【答案】D 5.世界上60%的镁是从海水中提取的,其提取步骤如下:①把贝壳制成生石灰;②向海水中加入生石灰,过滤,洗涤沉淀物;③将沉淀物与盐酸反应,结晶、过滤;④在氯化氢热气流中加热晶体;⑤电解上述所得盐(熔融条件下)。下列说法正确的是( ) A.向洗涤液中滴加碳酸钠溶液可检验沉淀是否洗涤干净 B.上述变化过程中包括了分解、化合、复分解、置换四种反应类型 C.在氯化氢热气流中干燥晶体是为了加快干燥速度 D.步骤⑤也可以采用电解该盐水溶液的方法 解析:选A 洗涤液中如果含有Ca2+,滴加碳酸钠溶液会生成白色沉淀,所以可检验沉
淀是否洗涤干净,A正确。提取镁的过程中涉及的反应主要有:CaCO3CaO+CO2↑、CaO+H2O===Ca(OH)2、Ca(OH)2+MgCl2===CaCl2+Mg(OH)2↓、Mg(OH)2+2HCl===MgCl2+2H2O、
MgCl2·6H2OMgCl2+6H2O↑、MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑。上述反应中没有置换反应,故B错误。在氯化氢热气流中干燥晶体是为了抑制MgCl2水解,故C错误。电解MgCl2溶液将得到氢氧化镁,故D错误。 6.等质量的金属镁分别在下列气体中充分燃烧:①O2、②CO2、③N2、④空气,燃烧后固体的质量分别是W1 g、W2 g、W3 g、W4 g,试比较它们的大小:____________。 答案:W2>W1>W4>W3
7.氧化镁在医药、建筑等行业应用广泛.硫酸镁还原热解制备高纯氧化镁是一种新的探索.以菱镁矿(主要成分为MgCO3,含少量FeCO3)为原料制备高纯氧化镁的实验流程如下:
(1)MgCO3与稀硫酸反应的离子方程式为______________________________________; (2)加入H2O2 氧化时,发生反应的化学方程式为_ ______________________; (3)滤渣2的成分是___________________________; (4)煅烧过程存在以下反应:
2MgSO4+C2MgO+2SO2↑+CO2↑ MgSO4+CMgO+SO2↑+CO↑ MgSO4+3CMgO+S↑+3CO↑ 利用如图装置对煅烧产生的气体进行分步吸收或收集.
①D中收集的气体可以是_________(填化学式). ②B中盛放的溶液可以是_________(填字母). a.NaOH 溶液 b.Na2CO3溶液 c.稀硝酸 d.KMnO4溶液 ③A中得到的淡黄色固体与热的NaOH溶液反应,产物中元素最高价态为+4,写出该反应的离子方程式 ________。 【答案】(1)MgCO3+2H+═Mg2++CO2↑+H2O (2)2FeSO4+H2O2+H2SO4═Fe2(SO4)3+2H2O (3)Fe(OH)3