20182019蘇教版高中化學必修一學案專題2第2單元第4課時鎂的提取及應(yīng)用

第4課時鎂的提取及應(yīng)用學習目標：1.了解金屬鎂的工業(yè)生產(chǎn)原理和流程。2.掌握鎂的主要性質(zhì)及其重要用途。(重點)[自主預(yù)習·探新知]1．海水中提取鎂自然界中的鎂主要以化合態(tài)的形式存在于地殼和海水中。海水中鎂的總儲量約為1.8×1015t。(1)從海水中提取金屬鎂，其簡單流程如下：海水中的Mg2＋eq\o(→,\s\up9(①))Mg(OH)2eq\o(→,\s\up9(②))MgCl2eq\o(→,\s\up9(③))Mg試寫出各步驟發(fā)生反應(yīng)的化學方程式：①MgCl2＋Ca(OH)2=Mg(OH)2↓＋CaCl2；②Mg(OH)2＋2HCl=MgCl2＋2H2O；③MgCl2(熔融)eq\o(=,\s\up9(通電))Mg＋Cl2↑。(2)石灰乳的制備貝殼(CaCO3)eq\o(→,\s\up9(煅燒),\s\do8(①))生石灰(CaO)eq\o(→,\s\up9(H2O),\s\do8(②))熟石灰[Ca(OH)2]。寫出兩步反應(yīng)的化學方程式①CaCO3eq\o(=,\s\up9(煅燒))CaO＋CO2↑，②CaO＋H2O=Ca(OH)2。2．鎂的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)(1)Mg原子結(jié)構(gòu)示意圖，表現(xiàn)強還原性。(2)Mg的化學性質(zhì)①與O2反應(yīng)反應(yīng)方程式：2Mg＋O2eq\o(=,\s\up9(點燃))2MgO?，F(xiàn)象：劇烈燃燒，發(fā)出耀眼的白光，生成白色固體。②與N2反應(yīng)反應(yīng)方程式：3Mg＋N2eq\o(=,\s\up9(點燃))Mg3N2。③與CO2反應(yīng)反應(yīng)方程式：2Mg＋CO2eq\o(=,\s\up9(點燃))2MgO＋C?，F(xiàn)象：劇烈燃燒，發(fā)出耀眼的白光，生成白色物質(zhì)并附有黑色固體。④與稀硫酸反應(yīng)：離子方程式為Mg＋2H＋=Mg2＋＋H2↑。3．鎂的重要應(yīng)用鎂是一種重要的金屬材料，密度較小，能與Cu、Al、Sn、Mn、Ti等形成多種合金，這些鎂合金硬度和強度都較大。其應(yīng)用有：(1)鎂合金制造火箭、導彈和飛機的部件等。(2)制造信號彈和焰火，其理由是鎂燃燒時發(fā)生耀眼的白光。(3)氧化鎂是優(yōu)質(zhì)的耐高溫材料，其理由是熔點高達2_800_℃。[基礎(chǔ)自測]1．判斷正誤(正確的打“√”，錯誤的打“×”)(1)海水中提取Mg既涉及復分解反應(yīng)又涉及置換反應(yīng)。()(2)鎂在空氣中燃燒只生成MgO。()(3)Na與冰水反應(yīng)而Mg與熱水可以反應(yīng)，可說明Na比Mg活潑。()(4)Mg(OH)2溶于鹽酸的離子方程式為OH－＋H＋=H2O。()【答案】(1)×(2)×(3)√(4)×2．鎂及其合金是一種用途很廣的金屬材料，海水中鎂的含量約為1.8×1015t，目前世界上60%的鎂是從海水中提取的，主要步驟如下：(1)為了使MgSO4完全轉(zhuǎn)化為Mg(OH)2，可以加入過量試劑①，試劑①最好選用________。(2)加入試劑①后，能夠分離得到Mg(OH)2沉淀的方法是________。(3)試劑②可以選用________，其反應(yīng)的離子方程式為_____________________________________________________________?！敬鸢浮?1)石灰乳(2)過濾(3)鹽酸Mg(OH)2＋2H＋=Mg2＋＋2H2O[合作探究·攻重難]海水中提取鎂[思考交流](1)海水提鎂要用到海灘上的貝殼。那么，貝殼在生產(chǎn)流程中起什么作用？其主要成分發(fā)生了怎樣的化學變化？【提示】貝殼的作用是作為制備堿的基礎(chǔ)原料，其主要成分發(fā)生的化學變化為CaCO3eq\o(=,\s\up9(高溫),\s\do8())CaO＋CO2↑。(2)海水中提取Mg，涉及哪些基本反應(yīng)類型？【提示】復分解反應(yīng)，分解反應(yīng)。(3)從海水中提鎂的過程中，采取了哪些措施來提高經(jīng)濟效益？這對你有什么啟示？【提示】提高經(jīng)濟效益的措施，一是在主要原料地(靠海處)建廠，二是同時建造鹽酸廠，充分利用電解氯化鎂的副產(chǎn)物——氯氣。這給我們的啟示是，設(shè)計工業(yè)生產(chǎn)要從整體出發(fā)，對各個生產(chǎn)要素和環(huán)境保護進行綜合設(shè)計，既要提高綜合經(jīng)濟效益，又要保護環(huán)境。(1)海水提鎂的工藝流程圖eq\x(沉淀Mg2＋)→Mg2＋＋2OH－=Mg(OH)2↓↓eq\x(制MgCl2)→Mg(OH)2＋2HCl=MgCl2＋2H2O↓eq\x(電解得Mg)→MgCl2(熔融)eq\o(=,\s\up9(通電))Mg＋Cl2↑(2)由MgCl2·6H2O加熱脫水制MgCl2應(yīng)該在HCl氣體氛圍中進行；工業(yè)上電解熔融的氯化鎂制取鎂，而不是電解氧化鎂制取鎂。因鎂在高溫下能與O2、N2、CO2等氣體發(fā)生反應(yīng)，故工業(yè)電解MgCl2得到的鎂，應(yīng)在H2氛圍中冷卻。[對點訓練]1．下表是氧化鎂和氯化鎂的熔、沸點數(shù)據(jù)：物質(zhì)氧化鎂氯化鎂熔點/℃2852714沸點/℃36001412請參考以上數(shù)據(jù)分析，從海水中提取鎂，正確的方法是()A．海水eq\o(→,\s\up9(NaOH))Mg(OH)2eq\o(→,\s\up9(電解))MgB．海水eq\o(→,\s\up9(HCl))MgCl2溶液→MgCl2晶體eq\o(→,\s\up9(電解))MgC．海水eq\o(→,\s\up9(石灰乳))Mg(OH)2eq\o(→,\s\up9(灼燒))MgOeq\o(→,\s\up9(電解))MgD．海水eq\o(→,\s\up9(石灰乳))Mg(OH)2eq\o(→,\s\up9(HCl))MgCl2溶液→MgCl2(熔融)eq\o(→,\s\up9(電解))MgD[本題要求學生既要知道鎂是由電解熔融的MgCl2得到，還要知道實際生產(chǎn)中從海水提取MgCl2的途徑及原料的合理使用(用石灰乳而不用NaOH)。]鎂的主要性質(zhì)[思考交流](1)已知鎂能在O2、N2、CO2中燃燒生成相應(yīng)的化合物。試回答下列問題：①鎂在空氣中燃燒，除發(fā)生反應(yīng)N2＋3Mgeq\o(=,\s\up9(點燃))Mg3N2外，還能發(fā)生其他反應(yīng)，寫出反應(yīng)的化學方程式：_______________________________________________________________________________________________________。②鎂條在氧氣中燃燒時看到的現(xiàn)象是_____________________________________________________________________________________________。③有同學認為空氣中氮氣含量最大，所以產(chǎn)物中氮化鎂含量最大。事實上是這樣嗎？為什么？④通過Mg在N2、CO2中燃燒，對于燃燒有什么新的認識？【提示】①2Mg＋O2eq\o(=,\s\up9(點燃))2MgO,2Mg＋CO2eq\o(=,\s\up9(點燃))2MgO＋C。②劇烈燃燒，發(fā)出耀眼的白光，生成大量白煙。③不是，因為氧氣比氮氣活潑。④燃燒不一定有氧氣參加。(2)將Mg放入冷水中，加入2滴酚酞有什么現(xiàn)象？然后加熱又有什么現(xiàn)象？寫出有關(guān)化學方程式?！咎崾尽块_始沒有明顯現(xiàn)象，加熱后，有氣泡生成，且溶液變粉紅色。Mg＋2H2Oeq\o(=,\s\up9(△))Mg(OH)2＋H2↑。鎂的化學性質(zhì)性質(zhì)舉例反應(yīng)方程式與非金屬單質(zhì)反應(yīng)與O2反應(yīng)2Mg＋O2eq\o(=,\s\up9(點燃))2MgO與N2反應(yīng)3Mg＋N2eq\o(=,\s\up9(點燃))Mg3N2與非氧化性酸反應(yīng)Mg＋2H＋=Mg2＋＋H2↑與水反應(yīng)Mg＋2H2Oeq\o(=,\s\up9(加熱))Mg(OH)2＋H2↑與氧化物反應(yīng)2Mg＋CO2eq\o(=,\s\up9(點燃))2MgO＋C與鹽溶液反應(yīng)Mg＋Cu2＋=Mg2＋＋Cu注：Mg在空氣(含CO2)中燃燒產(chǎn)物為MgO、Mg3N2和C，其中MgO最多，C很少，一般可以忽略。[對點訓練]2．將相同質(zhì)量的鎂條分別在①氧氣、②空氣、③氮氣、④二氧化碳中完全燃燒，燃燒后所得固體產(chǎn)物的質(zhì)量由小到大的順序是()A．②＜①＜③＜④ B．④＝①＝②＝③C．③＜②＜①＜④ D．③＜①＜②＜④C[Mg在氧氣中：2Mg＋O2eq\o(=,\s\up9(點燃))2MgOMg在空氣中：2Mg＋O2eq\o(=,\s\up9(點燃))2MgO(主)3Mg＋N2eq\o(=,\s\up9(點燃))Mg3N2(微量)Mg在氮氣中：3Mg＋N2eq\o(=,\s\up9(點燃))Mg3N2Mg在二氧化碳中：2Mg＋CO2eq\o(=,\s\up9(點燃))C＋2MgO設(shè)有1molMg完全反應(yīng)：a．Mgeq\o(→,\s\up9(O2))MgO→O→增重16g；b．Mgeq\o(→,\s\up9(N2))eq\f(1,3)Mg3N2→eq\f(2,3)N→增重eq\f(2,3)×14g＝9.3g；c．Mgeq\o(→,\s\up9(CO2))MgO＋eq\f(1,2)C→O＋eq\f(1,2)C→增重22g；故產(chǎn)物質(zhì)量大小順序為④＞①＞②＞③。]3．在下列溶液中分別放入鎂片，過一會兒再把鎂片取出，能使鎂片質(zhì)量增加的溶液是()A．氯化鎂溶液 B．氫氧化鈉溶液C．鹽酸 D．CuCl2溶液D[Mg能把CuCl2中的Cu置換出來。][當堂達標·固雙基]1．下列化學反應(yīng)，在從海水中提取金屬鎂的過程中，不會涉及的是()A．MgCl2＋Ca(OH)2=Mg(OH)2↓＋CaCl2B．Mg(OH)2＋2HCl=MgCl2＋2H2OC．Mg(OH)2eq\o(=,\s\up9(加熱))MgO＋H2OD．MgCl2eq\o(=,\s\up9(通電))Mg＋Cl2↑C[A項是把海水中的Mg2＋轉(zhuǎn)化為Mg(OH)2沉淀，B項是把Mg(OH)2轉(zhuǎn)化為MgCl2，D項是電解熔融MgCl2制得Mg和Cl2，C項中的反應(yīng)未涉及。]2．鎂條在空氣中燃燒后，其生成物中可能含有的物質(zhì)是()A．MgCO3、MgO、Mg3N2B．Mg(OH)2、MgO、MgCO3C．MgO、Mg3N2、CD．Mg3N2、C、MgCO3【答案】C3．鎂在生產(chǎn)生活中應(yīng)用廣泛，下列用途與鎂的還原性無關(guān)的是()A．制作閃光粉B．鎂合金用來制造火箭的部件C．用鎂從熔融的四氯化鈦中提取鈦D．制作北京奧運會的焰火B(yǎng)[A、D中是鎂燃燒，做還原劑；C中鎂置換鈦，做還原劑。]4．干粉滅火器的主要原料為NaHCO3，是一種常用的滅火器，回答下列問題：【導學號：90512073】(1)干粉滅火器在滅火時，NaHCO3的作用是_________________________________________________________________________________________(用化學方程式表示)。(2)鎂失火時，________(選填“能”