必修1 专题2第2单元 钠镁及其化合物第4课时 学案.docx

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必修1专题2第2单元钠镁及其化合物第4课时学案

第四课时　镁的提取及应用

1．镁带在空气中燃烧有何明显现象？

试写出化学方程式。

提示：

镁带在空气中燃烧，发出耀眼的白光，化学方程式为：

2Mg＋O2

2MgO,3Mg＋N2

Mg3N2。

2．将打磨好的镁条，插入CuSO4溶液中发生什么反应？

提示：

Mg＋CuSO4===MgSO4＋Cu。

3．Mg是否可置换出稀硫酸或盐酸中的氢？

离子方程式如何？

提示：

金属活动性顺序表中，Mg排在氢之前，可与稀H2SO4、盐酸等反应生成H2。

离子方程式为：

Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑。

[新知探究]

探究　参照教材图2－12，认识从海水中提取镁的重要步骤和反应。

（1）利用贝壳制取石灰乳

化学方程式：

①CaCO3

CaO＋CO2↑，

②CaO＋H2O===Ca（OH）2。

（2）沉淀Mg2＋

化学方程式：

MgCl2＋Ca（OH）2===Mg（OH）2↓＋CaCl2。

（3）提取MgCl2

化学方程式：

Mg（OH）2＋2HCl===MgCl2＋2H2O。

（4）制取金属镁

化学方程式：

MgCl2

Mg＋Cl2↑。

[必记结论]

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气氛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。

[成功体验]

1．某化学兴趣小组设计了四种从海水中提取镁单质的工业流程，你认为合理的是（　　）

A．海水

Mg（OH）2

Mg

B．海水

MgCl2（熔融）

Mg

C．海水

Mg（OH）2

Mg

D．海水

Mg（OH）2

MgCl2（熔融）

Mg

解析：

选D　本题要求既要知道镁是由电解熔融的MgCl2得到，还要知道实际生产中从海水中提取MgCl2的途径及原料的合理使用（用石灰乳而不用NaOH）。

[新知探究]

探究1　画出Mg原子结构示意图，并预测其性质。

（1）镁的原子结构：

原子结构示意图：

，易失去最外层的2个电子。

（2）化学性质：

①与非金属反应：

a．与O2反应：

2Mg＋O2

2MgO。

b．与N2反应：

3Mg＋N2

Mg3N2。

②与酸反应：

与盐酸反应：

Mg＋2HCl===MgCl2＋H2↑。

③与CO2反应：

2Mg＋CO2

2MgO＋C。

探究2　镁及其化合物的重要用途

（1）镁合金制造火箭、导弹和飞机的部件。

（2）制造信号弹和焰火。

（3）氧化镁是优质的耐高温材料。

[必记结论]

镁与二氧化碳的反应

（1）做镁条与CO2反应的实验应注意的问题：

①镁条在点燃之前，要用细砂纸除去其表面的氧化膜，否则镁条不易点燃。

②盛二氧化碳的集气瓶中要加入少量细沙，以防高温固体损伤集气瓶。

③集气瓶要始终用玻璃片盖着，镁条在集气瓶中要自上而下慢慢深入。

（2）“二氧化碳不支持燃烧”的说法不是绝对的。

二氧化碳对大多数可燃物是良好的灭火剂，而对于K、Ca、Na、Mg等可燃物则是助燃剂。

（3）镁在常温下极易被空气中的氧气氧化，在表面形成一层致密的氧化膜，所以镁在常温下具有抗腐蚀性。

[成功体验]

2．下列说法不正确的是（　　）

A．金属镁在空气中较易被氧化，生成的氧化膜对金属镁有保护作用

B．去除表面氧化膜的金属镁，能在空气中点燃，产生耀眼的白光

C．将镁粉加到水中加热煮沸冷却后，滴加酚酞，会变红色

D．氮气很稳定，即使高温加热，去除表面氧化膜的镁条也不能在氮气中燃烧

解析：

选D　镁条表面的氧化膜对镁有保护作用，A正确；镁条在空气中可点燃，B正确；镁粉在加热条件下可与水缓慢反应生成Mg（OH）2沉淀物，但Mg（OH）2不是绝对不溶，微量Mg（OH）2溶解在水中，使溶液呈碱性，C正确；镁条可以在高温下与氮气反应，D不正确。

———————————————[关键语句小结]————————————————

1．从海水提取镁的主要反应：

CaCO3

CaO＋CO2↑；

CaO＋H2O===Ca（OH）2；

MgCl2＋Ca（OH）2===Mg（OH）2↓＋CaCl2；

Mg（OH）2＋2HCl===MgCl2＋2H2O；

MgCl2

Mg＋Cl2↑。

2．Mg为活泼金属，可与O2、N2、CO2和盐酸等物质发生反应，表现出强还原性。

3．镁合金密度小，硬度和强度都较大；MgO是优质的耐高温材料。

　　[例1]　海水中含有的MgCl2是Mg的重要来源之一，从海水中提取镁，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、洗涤沉淀物　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

关于提取镁，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MgCl2

C．第四步会产生氯气

D．以上过程中涉及复分解反应、化合反应和置换反应

解析：

选D　原料来源丰富是此法的优点之一，A正确；①、②、③步的目的是从海水中提取MgCl2以便用于第④步的电解，B正确；电解MgCl2生成镁和氯气，C正确；此过程中无置换反应，D不正确。

电解熔融MgCl2才能生成镁，电解MgCl2溶液不能生成镁，生成氢氧化镁。

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．Mg2＋＋2OH－===Mg（OH）2↓

B．Mg（OH）2＋2HCl===MgCl2＋2H2O

C．Mg（OH）2

MgO＋H2O

D．MgCl2

Mg＋Cl2↑

解析：

选C　A项是把海水中的Mg2＋转化为Mg（OH）2沉淀，B项是把Mg（OH）2转化为MgCl2，D项是电解熔融MgCl2制得Mg和Cl2，C项中的反应未涉及。

[例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<④　　　B．④＝①＝②＝③

C．③<②<①<④D．③<①<②<④

解析：

选C　Mg在氧气中：

2Mg＋O2

2MgO

Mg在空气中：

2Mg＋O2

2MgO（主）

3Mg＋N2

Mg3N2（微量）

Mg在氮气中：

3Mg＋N2

Mg3N2

Mg在二氧化碳中：

2Mg＋CO2

C＋2MgO

设有1molMg完全反应：

a．Mg

MgO―→O―→增重16g；

b．Mg

Mg3N2―→

N―→增重

×14g＝9.3g；

c．Mg

MgO＋

C―→O＋

C―→增重22g；

故产物质量大小顺序为④>①>②>③。

（1）镁可与热水反应：

Mg＋2H2O（热水）===Mg（OH）2＋H2↑，Mg（OH）2是中强碱，能使酚酞变红。

（2）镁可与盐溶液反应（置换较不活泼的金属）：

Mg＋Cu2＋===Mg2＋＋Cu。

2．已知Mg在CO2中可以燃烧。

现将agMg置于盛有bL（标准状况）CO2和O2混合气体密闭容器中燃烧。

（1）在密闭容器中可能发生的化学反应有

________________________________________________________________________。

（2）若在反应容器中CO2有剩余，则容器内的固体物质一定含有________。

解析：

（1）Mg既可以在O2中燃烧，也可以在CO2中燃烧。

（2）若在反应容器中CO2有剩余，则CO2可能参加反应，也可能没有参加反应，所以容器内一定含有的固体物质是Mg和O2反应生成的MgO。

答案：

（1）2Mg＋O2

2MgO、2Mg＋CO2

2MgO＋C

（2）MgO

[课堂双基落实]

1．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．②④⑤③①　　　　　　B．③②④①⑤

C．③④②⑤①D．②④③⑤①

解析：

选D　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。

2．分析镁在空气中的燃烧产物，肯定不存在的物质是（　　）

A．C　　　　　　　　　　B．MgO

C．MgCO3D．Mg3N2

解析：

选C　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。

3．下列关于镁的叙述中，不正确的是（　　）

A．在空气中燃烧时发出耀眼的白光

B．由于镁能够在空气中和氧气反应，所以必须密封保存

C．能跟盐酸反应放出氢气

D．能跟沸水反应放出氢气

解析：

选B　镁易和氧气反应生成氧化镁，氧化镁附着在镁的表面，阻碍镁和氧气反应，所以保存镁条时不用密封。

4．镁粉是焰火、闪光粉中不可缺少的原料，工业制造镁粉是将镁蒸气在气体中冷却，下列①空气　②CO2　③Ar　④H2　⑤N2可作为冷却气的是（　　）

A．①②　B．②③

C．③④D．④⑤

解析：

选C　镁是还原性很强的金属，在加热时能与许多气体物质反应，如空气、二氧化碳、氮气等，但不与氢气和稀有气体反应。

5．将镁粉加入氯水中，可观察到的现象是______________，再向溶液中滴加氢氧化钠溶液，产生的现象是

________________________________________________________________________，

发生反应的化学方程式分别为_____________________________________________、

________________________________________________________________________。

解析：

氯水呈黄绿色是因为有氯气溶于水中，加入镁粉后，镁粉可与氯气反应生成氯化镁，从而使氯水褪色；氯化镁可与氢氧化钠反应生成氢氧化镁沉淀。

答案：

氯水褪色有气泡冒出　有白色沉淀产生

Mg＋Cl2===MgCl2、Mg＋2HCl===MgCl2＋H2↑　MgCl2＋2NaOH===2NaCl＋Mg（OH）2↓

1．[双选]下列有关镁的说法正确的是（　　）

A．镁被誉为国防金属，其原因是质轻，镁合金强度高、机械性能好

B．金属镁在CO2中燃烧，表现了镁的强氧化性

C．镁是制造焰火、闪光粉的材料

D．镁易与冷水反应，生成氢气

解析：

选A、C　金属镁在CO2中燃烧，表现了镁的强还原性；镁与冷水不反应，镁可与热水反应生成氢气。

2．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

解析：

选B　镁燃烧发出耀眼的白光，可制作闪光粉、烟火，镁在燃烧时作还原剂；2Mg＋TiCl4（熔融）

Ti＋2MgCl2，镁作还原剂。

3．下列有关镁及其化合物的离子方程式书写正确的是（　　）

A．MgCO3与盐酸反应：

CO

＋2H＋===CO2↑＋H2O

B．Mg（OH）2与H2SO4反应：

Mg2＋＋2OH－＋2H＋＋SO

===MgSO4↓＋2H2O

C．镁与醋酸反应：

Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑

D．工业上以海水为原料制备Mg（OH）2：

Ca（OH）2＋Mg2＋===Mg（OH）2↓＋Ca2＋

解析：

选D　MgCO3、Mg（OH）2是难溶物不能拆，A、B错；CH3COOH是难电离物质，不能拆，C错。

4．已知部分被氧化的镁条1.6g和足量的盐酸反应，在标准状况下生成了H21.12L，在跟盐酸反应前被氧化的镁是（　　）

A．1.2g　　　　　　　　　B．0.64g

C．0.4gD．0.24g

解析：

选D　依据H2可计算出未被氧化的Mg为1.2g，故含有MgO为0.4g。

则反应前已经被氧化的Mg为0.24g。

5．把0.5molNa和0.5molMg分别投入到足量的m1g水中和m2g盐酸中，放出氢气的质量a与b的关系为（　　）

A．a>bB．a

C．a＝bD．无法确定

解析：

选B　2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑

2mol1mol

0.5mol0.25mol

Mg＋2HCl===MgCl2＋H2↑

1mol1mol

0.5mol0.5mol

6．某学校课外兴趣小组用海水晒盐后的盐卤（主要含Na＋、Mg2＋、Cl－、Br－等）来模拟工业生产提取镁，主要过程如图所示：

下列说法正确的是（　　）

A．①既是复分解反应，又是氧化还原反应

B．②既是复分解反应，又是非氧化还原反应

C．③既是分解反应，又是氧化还原反应

D．④既是置换反应，又是氧化还原反应

解析：

选B　①中发生反应的离子方程式为Mg2＋＋2OH－===Mg（OH）2↓，该反应属于复分解反应，故肯定不是氧化还原反应，A项错误；②中的反应方程式为Mg（OH）2＋2HCl===MgCl2＋H2O，B项正确；③中涉及的反应为MgCl2·6H2O

MgCl2＋6H2O，由于没有单质生成，故该反应虽然是分解反应，但不是氧化还原反应，C项错误；④中涉及的反应为MgCl2

Mg＋Cl2↑，不是置换反应，D项错误。

7．某研究性学习小组为了探索镁粉与溴水反应的机理，做了如下四组实验：

①将镁粉投入到冷水中，未见任何现象。

②将镁粉放入溴水中，只观察到产生少量气泡，但溴水的颜色逐渐褪去。

③将镁粉放入液溴中，未见任何变化。

④向含足量镁粉的液溴中滴加几滴水，观察到红棕色很快褪去。

问题：

（1）实验②中观察到有少量气泡产生，该气体可能是________，原因是______________________。

（2）水的作用是____________。

（3）写出镁与溴反应的方程式_______________________________________________。

解析：

①说明镁不与冷水反应；②说明镁放入溴水中，少量镁与溴水中H＋反应生成H2，大量镁与溴反应；③④说明水可加快镁与溴的反应。

答案：

（1）氢气　镁与溴水中的氢溴酸反应生成了氢气，Mg＋2HBr===MgBr2＋H2↑

（2）催化剂　（3）Mg＋Br2

MgBr2

8．海水的综合利用可以制备金属镁，其流程如下图所示：

（1）写出下列变化的化学方程式或离子方程式。

煅烧贝壳：

_____________________________________________________________，

Mg（OH）2加盐酸：

_________________________________________________________。

（2）电解熔融MgCl2的反应方程式为_________________________________________

__________________，检验除镁外另一产物的方法是

________________________________________________________________________。

（3）若在空气中加热MgCl2·6H2O，生成的是Mg（OH）Cl和HCl，写出相应反应的化学方程式________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

解析：

（1）贝壳的主要成分是CaCO3。

（2）检验氯气用湿润的淀粉－KI试纸。

（3）根据原子守恒写出方程式：

MgCl2·6H2O

Mg（OH）Cl＋HCl↑＋5H2O↑。

答案：

（1）CaCO3

CaO＋CO2↑

Mg（OH）2＋2H＋===Mg2＋＋2H2O

（2）MgCl2（熔融）

Mg＋Cl2↑　用湿润的淀粉－KI试纸检验，可观察到试纸变蓝，说明产生的气体为Cl2

（3）MgCl2·6H2O

Mg（OH）Cl＋HCl↑＋5H2O↑