化学必修 第一册第二单元 物质的化学计量第4课时同步练习题

这是一份化学必修 第一册第二单元 物质的化学计量第4课时同步练习题，共7页。试卷主要包含了了解从海水中提取镁的原理和过程等内容，欢迎下载使用。

第4课时 镁的提取及应用


目标与素养：1.了解从海水中提取镁的原理和过程。(宏观辨识与微观探析)2.掌握镁及其化合物的性质和用途。(宏观辨识与微观探析)








一、海水中提取镁


1．镁的存在


自然界中的镁主要以化合态的形式存在于地壳和海水中。


2．从海水中提取镁


(1)从海水中提取金属镁，其简单流程如下：


海水中的Mg2＋eq \(――→,\s\up8(①))Mg(OH)2eq \(――→,\s\up8(②))MgCl2eq \(――→,\s\up8(③))Mg


试写出各步骤发生反应的化学方程式：


①MgCl2＋Ca(OH)2===Mg(OH)2↓＋CaCl2；


②Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O；


③MgCl2(熔融)eq \(=====,\s\up8(通电))Mg＋Cl2↑。


(2)石灰乳的制备


贝壳(CaCO3)eq \(――→,\s\up8(煅烧),\s\d10(①))生石灰(CaO)eq \(――→,\s\up8(H2O),\s\d10(②))熟石灰[Ca(OH)2]。


试写出两步反应的化学方程式：


①CaCO3eq \(=====,\s\up8(煅烧))CaO＋CO2↑；


②CaO＋H2O===Ca(OH)2。


二、镁的结构与性质


1．镁的原子结构


镁的原子结构示意图为，原子最外层有2个电子，在化学反应中容易失去最外层电子，形成镁离子。


2．镁的物理性质


银白色金属，密度较小，熔点较低，硬度较小，易传热、导电。


3．镁的化学性质


镁是一种较活泼的金属，具有较强的还原性。可以与非金属单质、水、酸、盐以及某些氧化物反应。


(1)与O2反应


反应方程式：2Mg＋O2eq \(=====,\s\up8(点燃))2MgO。


现象：剧烈燃烧，发出耀眼的白光，生成白色固体。


(2)与N2反应


反应方程式：3Mg＋N2eq \(=====,\s\up8(点燃))Mg3N2。


(3)与CO2反应


反应方程式：2Mg＋CO2eq \(=====,\s\up8(点燃))2MgO＋C。


现象：剧烈燃烧，发出耀眼的白光，生成白色物质并附有黑色固体。


(4)与稀硫酸反应


离子方程式为Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑。


4．镁的重要应用


镁是一种重要的金属材料，密度较小，能与Cu、Al、Sn、Mn、Ti等形成多种合金，这些镁合金硬度和强度都较大。其应用有：


(1)镁合金制造火箭、导弹和飞机的部件等。


(2)制造信号弹和焰火，其理由是镁燃烧时发生耀眼的白光。


(3)氧化镁是优质的耐高温材料，其理由是熔点高达2_800_℃。





1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)


(1)海水中提取Mg既涉及复分解反应又涉及置换反应(×)


(2)镁在空气中燃烧只生成MgO(×)


(3)Na与冰水反应而Mg与热水可以反应，可说明Na比Mg活泼(√)


(4)Mg(OH)2溶于盐酸的离子方程式为OH－＋H＋===H2O(×)


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


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


3．镁原子最外层电子数为________，单质镁的还原性很________，镁在空气中发生的反应有(填化学方程式)：


______________________________________________________、


______________________________________________________、


______________________________________________________；


镁与水反应的剧烈程度________(填“强”或“弱”，下同)于钠与水反应，说明镁的还原性________于钠。


[答案] 2 强 2Mg＋O2eq \(=====,\s\up8(点燃))2MgO 2Mg＋CO2eq \(=====,\s\up8(点燃))2MgO＋C 3Mg＋N2eq \(=====,\s\up8(点燃))Mg3N2 弱 弱





1.海水提镁的工艺流程图





eq \x(沉淀Mg2＋)→Ca(OH)2＋MgCl2===Mg(OH)2↓＋CaCl2


↓


eq \x(制MgCl2)→Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O


↓


eq \x(电解得Mg)→MgCl2(熔融)eq \(=====,\s\up8(通电))Mg＋Cl2↑


2．由MgCl2·6H2O加热脱水制MgCl2应该在HCl气体氛围中进行；工业上电解熔融的氯化镁制取镁，而不是电解氧化镁制取镁。因镁在高温下能与O2、N2、CO2等气体发生反应，故工业电解MgCl2得到的镁，应在H2氛围中冷却。


镁及其合金是一种用途很广的金属材料，目前世界上60%的镁是从海水中提取的。某学校课外兴趣小组从海水晒盐后的盐卤(主要含Na＋、Mg2＋、Cl－、Br－等)中模拟工业生产来提取镁，主要过程如下：





回答下列问题：


(1)工业上从盐卤中获取Mg(OH)2用石灰乳而不用NaOH溶液的原因是____________________________________________________


________________________________________________________________。


(2)从过程①得到的Mg(OH)2沉淀中混有少量的Ca(OH)2，除去少量Ca(OH)2的方法是先将沉淀加入到盛有________溶液的烧杯中，充分搅拌后经________、________(填操作方法)可得纯净的Mg(OH)2。


(3)下图是该兴趣小组设计进行过程③的实验装置图：





其中装置A的作用是________。


(4)写出过程④中发生反应的化学方程式____________________


________________________________________________________________。


[解析] (1)工业原料要廉价易得。(2)加入MgCl2，电离出Mg2＋抑制Mg(OH)2溶解，使Ca(OH)2溶解，然后过滤、洗涤得纯净的Mg(OH)2。(3)浓硫酸具有吸水性，浓盐酸具有挥发性，则装置A的作用是制备干燥的HCl气体。(4)电解熔融的MgCl2。


[答案] (1)石灰乳原料丰富，成本低 (2)MgCl2(或氯化镁) 过滤 洗涤 (3)制备干燥的HCl气体


(4)MgCl2(熔融)eq \(=====,\s\up8(通电))Mg＋Cl2↑





已知MgO、MgCl2的熔点分别为2 800 ℃、604 ℃，将MgO、MgCl2加热熔融后通电电解，都可得到金属镁。从海水中提取金属镁，正确的方法是( )


A．海水eq \(――→,\s\up8(NaOH))Mg(OH)2eq \(――→,\s\up8(电解))Mg


B．海水eq \(――→,\s\up8(HCl))MgCl2溶液―→MgCl2(熔融)eq \(――→,\s\up8(通电))Mg


C．海水eq \(――→,\s\up8(石灰乳))Mg(OH)2eq \(――→,\s\up8(灼烧))MgOeq \(――→,\s\up8(通电))Mg


D．海水eq \(――→,\s\up8(石灰乳))Mg(OH)2eq \(――→,\s\up8(HCl))MgCl2溶液―→MgCl2(熔融)eq \(――→,\s\up8(通电))Mg


D [镁应由电解熔融的MgCl2得到，而不能由电解Mg(OH)2、MgO得到，A、C项错误；向海水中加入的碱应是石灰乳[即Ca(OH)2]而不是NaOH，因为石灰乳可由海边贝壳来制取，比NaOH要便宜得多，A项错误；直接加盐酸于海水中，海水中的MgCl2不能分离出来，B项错误。]





1．镁被誉为“国防金属”。金属镁的下列性质不属于物理性质的是( )


A．良好的可塑性


B．良好的延展性


C．良好的导电性、传热性


D．反应中易失去电子


D [反应中易失去电子是化学性质。]


2．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．MgCl2＋Ca(OH)2===Mg(OH)2↓＋CaCl2


B．Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O


C．Mg(OH)2eq \(=====,\s\up8(加热))MgO＋H2O


D．MgCl2eq \(=====,\s\up8(通电))Mg＋Cl2↑


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。]


3．将燃着的镁条插入下列气体中，镁条不能继续燃烧的是( )


A．O2 B．Cl2


C．CO2 D．Ar


D [镁有强还原性，与O2、Cl2、CO2都能反应，但与稀有气体Ar不反应。]


4．(双选)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：MgCO3＋2H＋===CO2↑＋H2O＋Mg2＋


B．Mg(OH)2与H2SO4反应：Mg2＋＋2OH－＋2H＋＋SOeq \\al(2－,4)===MgSO4↓＋2H2O


C．镁与醋酸反应：Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑


D．工业上以海水为原料制取Mg(OH)2：Ca(OH)2＋Mg2＋===Mg(OH)2↓＋Ca2＋


AD [MgCO3和Mg(OH)2都是难溶性物质，醋酸为弱电解质，在写离子方程式时不能拆成离子形式，MgSO4是可溶性的盐，在写离子方程式时要拆成Mg2＋和SOeq \\al(2－,4)的形式，A项正确、B、C项错误；工业上以海水为原料制取Mg(OH)2时，要在海水中加入石灰乳，而不是澄清石灰水，所以Ca(OH)2不能拆成离子的形式，D项正确。]


5．已知镁能在O2、N2、CO2中燃烧生成相应的化合物。试回答下列问题：


(1)镁在空气中燃烧，除发生反应N2＋3Mgeq \(=====,\s\up8(点燃))Mg3N2外，还能发生其他反应，写出反应的化学方程式：_________________________________________


________________________________________________________________。


(2)镁条在氧气中燃烧时看到的现象是________________________________


________________________________________________________________。


(3)有同学认为空气中氮气含量最大，所以产物中氮化镁含量最大。事实上是这样吗？为什么？


________________________________________________________________。


[解析] 镁是较活泼金属，镁在空气中燃烧，产物较复杂。但产物中MgO最多，这是由于氧气比N2、CO2活泼所致。燃烧是剧烈的发光发热的氧化还原反应，不一定有氧气参加。


[答案] (1)2Mg＋O2eq \(=====,\s\up8(点燃))2MgO,2Mg＋CO2eq \(=====,\s\up8(点燃))2MgO＋C


(2)剧烈燃烧，发出耀眼的白光，生成大量白烟


(3)不是，因为氧气比氮气活泼海水中提取镁的工艺流程分析