鎂的提取及應(yīng)用

第4課時(shí)鎂的提取及應(yīng)用學(xué)習(xí)目標(biāo)1.了解鎂單質(zhì)的生產(chǎn)原理。2.能用實(shí)驗(yàn)的方法探索和認(rèn)識(shí)鎂及其化合物的性質(zhì)。3.通過經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)探究的過程,了解實(shí)驗(yàn)研究化學(xué)物質(zhì)的一般方法。學(xué)習(xí)重點(diǎn)1.鎂的化學(xué)性質(zhì)。2.從海水中提取鎂的步驟和原理?！咀灾黝A(yù)習(xí)】1.鎂的提取從海水中提取金屬鎂,其簡(jiǎn)單流程如下:海水中的Mg2+Mg(OH)2

MgCl2金屬M(fèi)g試寫出各步驟發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式:①________________________________;②__________________________;③_________________。①②③MgCl2+Ca(OH)2====Mg(OH)2↓+CaCl2Mg(OH)2+2HCl====MgCl2+2H2OMgCl2====Mg+Cl2↑通電2.鎂的性質(zhì)(1)物理性質(zhì):顏色硬度密度_____色軟_____銀白較小(2)化學(xué)性質(zhì):寫出下列反應(yīng)的化學(xué)方程式:①鎂條在氧氣中燃燒:______________②鎂在氮?dú)庵腥紵?_______________③鎂條插入鹽酸中:_____________________④點(diǎn)燃的鎂條伸入盛有二氧化碳的集氣瓶中:_________________點(diǎn)燃2Mg+O2====2MgO3Mg+N2====Mg3N2點(diǎn)燃Mg+2HCl====MgCl2+H2↑2Mg+CO2====2MgO+C點(diǎn)燃3.鎂的用途(1)鎂合金制造火箭、導(dǎo)彈和飛機(jī)的部件。(2)制造_______和焰火。(3)氧化鎂①是優(yōu)質(zhì)的_______材料。信號(hào)彈耐高溫【自我小測(cè)】判斷或回答下列問題:1.(判一判)從海水中提取金屬鎂的過程中沒有氧化還原反應(yīng)發(fā)生。()提示:氯化鎂電解制得金屬鎂是氧化還原反應(yīng)。2.(判一判)金屬鎂可用來制造照明彈。()提示:金屬鎂在燃燒時(shí)產(chǎn)生耀眼的白光。3.(判一判)鎂鋁合金常用于飛機(jī)制造業(yè)。()提示:鎂鋁合金質(zhì)輕堅(jiān)固,常用于飛機(jī)制造業(yè)?！痢獭?.(判一判)金屬鎂性質(zhì)活潑,因此不耐腐蝕,必須密封保存。()提示:金屬鎂性質(zhì)活潑,在空氣中放置產(chǎn)生氧化鎂附著于金屬鎂的表面,阻止鎂繼續(xù)被氧化,因此不用密封保存。5.二氧化碳一定不能支持物質(zhì)的燃燒嗎?提示:不一定。如2Mg+CO2====2MgO+C,在此反應(yīng)中CO2支持鎂的燃燒。×點(diǎn)燃【釋義鏈接】①氧化鎂的用途氧化鎂熔點(diǎn)高,用于冶金、冶煉、高級(jí)鎂磚、耐火材料及保濕材料的制造,還廣泛用于橡膠、橡膠板、橡膠制品、醫(yī)藥等行業(yè)。鎂的提取、性質(zhì)及應(yīng)用1.海水中含有大量的NaCl、MgCl2、CaCl2、KCl等氯化物,能否從海水中直接得到鎂?提示:不能。海水中的Mg2+的濃度很小,必須使海水中的鎂離子富集。2.如何實(shí)現(xiàn)Mg2+的富集和分離?試探究應(yīng)如何選擇加入的試劑。提示:先通過海水曬鹽使海水濃縮,再加入一種試劑使Mg2+沉淀,如加堿。NaOH價(jià)格較高,而CaO價(jià)格較低,從當(dāng)?shù)刭Y源利用來講,煅燒貝殼比煅燒石灰石要經(jīng)濟(jì),這體現(xiàn)了就地取材、綜合利用、節(jié)約成本的原則。3.海水提取鎂的過程中,采取了哪些措施來提高經(jīng)濟(jì)效益?提示:(1)就地取材。海水提鎂廠設(shè)在海邊,利用貝殼生產(chǎn)氧化鈣,進(jìn)一步得到氫氧化鈣,降低生產(chǎn)成本;(2)循環(huán)利用,提高原料的利用率。電解MgCl2可得到Cl2,Cl2用于制鹽酸,鹽酸再與Mg(OH)2反應(yīng)進(jìn)行循環(huán)。4.電解MgCl2得到的鎂蒸氣冷卻成固體時(shí)應(yīng)注意什么?提示:由于鎂在高溫下能與O2、N2、CO2、H2O等物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。所以應(yīng)在He等稀有氣體氛圍中冷卻?！局R(shí)點(diǎn)睛】鎂的性質(zhì)【誤區(qū)警示】海水提鎂的注意事項(xiàng)從海水中提取鎂的過程中,要注意用Mg(OH)2制得無水MgCl2的方法:先加鹽酸反應(yīng),再加熱濃縮得MgCl2·6H2O晶體,然后再將MgCl2·6H2O晶體在HCl氣氛中加熱脫水即可得無水MgCl2。海水是鎂的主要來源之一。從海水中提取鎂可按如下步驟進(jìn)行:①把貝殼制成石灰乳;②向引入的海水中加入石灰乳,沉降、洗滌、過濾沉淀物;③將沉淀物與鹽酸反應(yīng),結(jié)晶、過濾、干燥;④電解得到產(chǎn)物。(1)以上提取鎂的過程中,沒有涉及的化學(xué)反應(yīng)類型是

(填字母)。A.分解反應(yīng)B.化合反應(yīng)C.置換反應(yīng)D.復(fù)分解反應(yīng)(2)下列關(guān)于提取鎂的說法中,不正確的是

(填字母)。A.此法的優(yōu)點(diǎn)之一是原料來自大海B.進(jìn)行①②③步驟的目的是富集MgCl2C.工業(yè)上可用電解熔融氧化鎂的方法制取鎂D.電解冶煉鎂要消耗大量電能【解析】(1)根據(jù)鎂的提取過程:CaCO3CaOCa(OH)2Mg(OH)2

MgCl2Mg,可知未涉及置換反應(yīng)。(2)由于MgO的熔點(diǎn)高,工業(yè)上不能使用電解熔融MgO的方法冶煉Mg。答案:(1)C(2)C分解分解化合H2O復(fù)分解MgCl2復(fù)分解HCl分解分解電解△【變式訓(xùn)練】(2013·紹興高一檢測(cè))某工廠用提取粗鹽后的鹽鹵(主要成分為MgCl2)制備金屬鎂,其工藝流程如下,下列說法中,錯(cuò)誤的是()A.操作①發(fā)生的反應(yīng)為非氧化還原反應(yīng)B.若在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行操作①只需要漏斗和燒杯兩種玻璃儀器C.操作②是蒸發(fā)濃縮結(jié)晶D.在整個(gè)制備過程中,未發(fā)生置換反應(yīng)【解析】選B。操作①發(fā)生的反應(yīng)為MgCl2+Ca(OH)2====Mg(OH)2+CaCl2,沒有元素化合價(jià)變化,故A項(xiàng)正確;在操作①中還需要玻璃棒這種玻璃儀器,其作用為引流,故B項(xiàng)錯(cuò)誤;操作②把MgCl2溶液蒸發(fā)結(jié)晶可獲得MgCl2·6H2O晶體,故C項(xiàng)正確;鹽鹵Mg(OH)2MgCl2溶液的反應(yīng)為復(fù)分解反應(yīng),MgCl2·6H2O在HCl氣流中受熱分解制無水MgCl2,MgCl2(熔融)電解為分解反應(yīng),故D項(xiàng)正確。【知識(shí)拓展】解答與化工生產(chǎn)有關(guān)的題目的一般思路明確整個(gè)流程及每一部分的目的→仔細(xì)分析每步發(fā)生的反應(yīng)及得到的產(chǎn)物→結(jié)合基礎(chǔ)理論與實(shí)際問題思考→注意答題的模式與要點(diǎn)。1.(2013·福州高一檢測(cè))鎂粉在焰火、閃光粉、鞭炮中是不可缺少的原料,工業(yè)制造鎂粉時(shí),使鎂蒸氣在某氣體中冷卻。下列可作為冷卻氣體的是()①空氣②CO2③Ar ④H2⑤N2A.①和② B.②和④C.③和④ D.④和⑤【解析】選C。“鎂蒸氣在某氣體中冷卻”,說明高溫下鎂與該氣體不反應(yīng),由于空氣、CO2、N2在加熱的條件下均能與Mg反應(yīng),故不能用作冷卻氣體。2.由海水制備無水氯化鎂,主要有以下步驟:①在一定條件下脫水干燥;②加熟石灰;③加鹽酸;④過濾;⑤濃縮結(jié)晶。其先后順序正確的是()A.②④⑤③① B.③②④①⑤C.③④②⑤① D.②④③⑤①【解析】選D。要從海水中得到無水MgCl2,首先要加熟石灰生成Mg(OH)2沉淀,然后過濾,再將沉淀加鹽酸溶解,得到MgCl2溶液,然后對(duì)溶液濃縮結(jié)晶得到氯化鎂晶體(MgCl2·6H2O),最后在HCl氣流中加熱使晶體脫水干燥即得無水MgCl2,故選D。3.(2013·金華高一檢測(cè))浙江海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展示范區(qū)建設(shè)已上升為國家戰(zhàn)略,海洋經(jīng)濟(jì)將成為浙江經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型升級(jí)發(fā)展的重點(diǎn)。下列說法不正確的是()A.從海水中提取溴單質(zhì)的過程中涉及氧化還原反應(yīng)B.從海帶中提取碘單質(zhì)的過程中涉及置換反應(yīng)C.從海水中提取鎂單質(zhì)的過程中涉及分解反應(yīng)D.從海水中提取氯化鈉的過程中涉及化學(xué)反應(yīng)【解析】選D。從海水中提取氯化鈉利用蒸發(fā)水使鹽結(jié)晶析出的鹽田蒸發(fā)法,因此不涉及化學(xué)反應(yīng)。4.將一定質(zhì)量的Mg、Al、Fe組成的混合物與足量稀硫酸充分反應(yīng)產(chǎn)生2.8L氫氣(標(biāo)準(zhǔn)狀況下),則金屬的質(zhì)量可能是()A.2gB.4gC.7.2gD.8g【解析】選B。由于金屬的組成不確定則可以設(shè)當(dāng)金屬分別為三種金屬時(shí)利用氫氣的物質(zhì)的量求出金屬的質(zhì)量,即n(H2)==0.125mol,由Fe～H2知需m(Fe)=56g·mol-1×0.125mol=7g,Mg～H2知需m(Mg)=24g·mol-1×0.125mol=3g,2Al～3H2知需m(Al)=27g·mol-1××0.125mol=2.25g,所以金屬的質(zhì)量2.25g<m<7g。5.(2013·溫州高一檢測(cè))海水中含有大量的氯化鎂,從海水中提取鎂的生產(chǎn)流程如下圖所示:回答下列問題:操作①主要是指

。試劑①可選用

,該反應(yīng)的離子方程式為

。操作②是指

,經(jīng)操作③最終可得金屬鎂,該反應(yīng)的化學(xué)方程式是

?！窘馕觥緾aO加入海水中發(fā)生反應(yīng)CaO