第3课时 镁的提取及应用
[基础巩固]
1.下列叙述镁的性质中,正确的是( ) A.在氮气中不能燃烧
B.与水不能反应释放出氢气 C.在氯气中燃烧会产生白烟
D.镁条可在二氧化碳气体中燃烧生成白色固体
解析:选C。镁可在氮气中燃烧,也可以与水反应放出氢气,A、B错误;镁条在二氧化碳气体中燃烧还生成黑色物质炭,D错误。
2.下列实验能说明燃烧不一定需要O2的是( )
①H2在Cl2中燃烧 ②Mg在Cl2中燃烧 ③Mg在CO2中燃烧 ④Na在Cl2中燃烧 A.① B.②④ C.③④ D.①②③④
解析:选D。燃烧是发光发热剧烈的氧化还原反应,此过程不一定需要氧气的参与。 3.海水是镁的主要来源之一,从海水中提取镁可按如下步骤进行:①把贝壳(主要成分是碳酸钙)煅烧成石灰;②在引有海水的沉淀池中加入石灰,经过沉降,然后过滤得沉淀物;③将沉淀物与稀盐酸反应,然后结晶、过滤、干燥;④电解得产品。以上提取镁的全过程中,没有涉及的反应类型有( )
A.分解反应 B.化合反应 C.置换反应 D.复分解反应
解析:选C。从海水中提取镁的过程涉及的主要反应有:
高温CaCO3===== CaO+CO2↑、CaO+H2O===Ca(OH)2、Ca(OH)2+MgCl2===CaCl2+Mg(OH)2↓、△通电Mg(OH)2+2HCl===MgCl2+2H2O、MgCl2·6H2O=====MgCl2+6H2O↑、MgCl2=====Mg+Cl2↑。 HCl
4.下列说法不正确的是( )
A.通过电解熔融的无水MgCl2可以制得金属镁 B.镁条在空气中燃烧所得的固体物质是混合物 C.氧化镁是优质的耐火材料
D.金属镁质地柔软,不适宜制作高强度的合金材料
解析:选D。金属镁可以与铝制成高强度的镁铝合金用作飞机等机械的外壳。
5.相同物质的量的Fe、Mg、Al、Na各0.1 mol投入到含HCl 0.01 mol的稀盐酸中,放出H2由多到少的顺序是( )
A.Al>Mg=Fe>Na C.Al=Mg=Fe B.Al=Mg=Fe=Na D.Na>Al>Mg>Fe + 解析:选C。Fe、Mg、Al投入到盐酸中均发生反应:R+nH===R+H2↑,由于金属 2过量,故三者产生的H2应以HCl的量计算,铁、镁、铝产生H2的量相等,而Na除与HCl反应外,还与H2O反应,故放出H2的量最多。 n+ n6.Mg、Al两种金属分别跟相同体积、相同浓度的稀H2SO4反应,同温同压下生成氢气的体积相同,下列叙述一定正确的是( ) A.两个反应转移的电子数目相等 B.加入镁、铝的质量比为4∶3 C.金属溶解的物质的量相等 D.加入的两种金属的质量不等 解析:选A。Mg+H2SO4===MgSO4+H2↑,2Al+3H2SO4===Al2(SO4)3+3H2↑;同温同压下生成H2的体积相同,则两个反应转移的电子数相等,A正确;设生成H2的物质的量为1 mol,若两个反应中H2SO4均过量,则m(Mg)=24 g,m(Al)=18 g,镁与铝的质量比为4∶3;若两个反应中H2SO4均恰好完全反应,则加入的Mg和Al的质量可能相等也可能不相等,故一定正确的只有A。 7.一定量的Mg和MgO的混合物投入到100 mL 4 mol·L-1H2SO4中完全溶解,再向反应后的溶液中加入4 mol·L NaOH溶液,要使反应后的Mg全部沉淀出来,加入的NaOH溶液的体积至少是( ) A.100 mL B.50 mL C.200 mL D.缺少数据,无法计算 解析:选C。镁、氧化镁与硫酸均生成硫酸镁,过量的硫酸用氢氧化钠中和生成硫酸钠, -1 2+ n(Na+)2+ 当Mg恰好沉淀时,溶液中溶质为硫酸钠,所以=,而Na来自于氢氧化钠溶液,2- n(SO4)1 2+ SO4来自硫酸,所以 2- n(NaOH)4V2 ==,V=0.2 L。 n(H2SO4)4×0.11 8.等质量的镁分别在CO2和O2中燃烧,有关叙述正确的是( ) A.在CO2中固体产物质量大 B.在O2中产生的MgO多 C.氧化剂与还原剂物质的量之比都是2∶1 D.反应中都是氧元素被还原 解析:选A。镁的质量相等,生成的MgO相同,Mg与O2的反应中氧元素被还原,而Mg与CO2的反应中,氧的化合价不变化,B、D错误,从二者的反应方程式看出,二者氧化剂与还原剂的物质的量之比均是1∶2。 9.已知部分被氧化的镁条1.6 g和足量的盐酸反应,在标准状况下生成H2 1.12 L,则在跟盐酸反应前被氧化的镁是( ) A.1.2 g B.0.01 mol C.0.05 mol D.2.4 g 解析:选B。n(H2)=0.05 mol?1.6 g混合物中含镁为0.05 mol即1.2 g?1.6 g混合物中含氧化镁(MgO)为0.4 g 即 0.01 mol?反应前被氧化的Mg为0.01 mol即 0.24 g。 10.通常情况下,C、E均为常见的单质,其中C为金属,E为气体,A为淡黄色固体。B能使澄清石灰水变浑浊,且C能与E反应生成G。在一定条件下,其他相互转化关系如图所示(反应条件和部分产物已省略)。 (1)A的化学式为________; (2)画出C的原子结构示意图:__________________; (3)B和C在一定条件下反应的化学方程式为________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析:中学化学常见物质中,淡黄色固体有硫、过氧化钠等;使澄清石灰水变浑浊的气体有CO2等;根据“A+B―→D+E”知,A为过氧化钠,B为二氧化碳,D和E分别为碳酸钠和氧气,C为金属,C+CO2→F+G,C+O2→G,说明G一定是氧化物,在常见金属中只有镁符合条件,C为镁;G为氧化镁,F为碳,E与F反应生成二氧化碳。 答案:(1)Na2O2 (2)点燃 (3)CO2+2Mg===== 2MgO+C 11.镁及其合金是一种用途很广的金属材料,海水中镁的含量约1.8×1015 t,目前世界上60%的镁是从海水中提取的,主要步骤如下: (1)为了使MgSO4完全转化为Mg(OH)2,可以加入过量试剂①,试剂①最好选用________。 (2)加入试剂①后,能够分离得到Mg(OH)2沉淀的方法是____________。 (3)试剂②可以选用____________,其反应的离子方程式为________________________________________________________________________。 (4)无水MgCl2在熔融状态下,通电后会产生Cl2和Mg,写出该反应的化学方程式:________________________________________________________________________。 解析:(1)从工业生产实际考虑,应选用石灰乳[Ca(OH)2];(2)采用过滤法将可溶物与Mg(OH)2分离。 答案:(1)石灰乳[Ca(OH)2] (2)过滤 (3)盐酸 通电+2+ Mg(OH)2+2H===Mg+2H2O (4)MgCl2===== Mg+Cl2↑ [能力提升] 12.碱式碳酸镁和无水氯化镁具有广泛的用途。用白云石(CaCO3·MgCO3)为主要原料生产碱式碳酸镁和无水氯化镁的流程如下: 回答下列问题: (1)“灰浆”中除水和MgO外,主要成分还有________。 (2)为探究所得的水合碱式碳酸镁[mMgCO3·nMg(OH)2·xH2O]的组成,某同学组装仪器如图所示: 实验测得:硬质玻璃管中剩余的固体质量为1.60 g,C处浓H2SO4增重0.72 g,D处碱石灰(主要成分为氧化钙和氢氧化钠)增重1.32 g,此水合碱式碳酸镁的化学式为______________________________。 (3)A框中装置的作用是___________________________________________; 在装好试剂后,加热前应进行的操作是_________________________________________。 解析:(1)白云石分解生成的MgO和CaO与水反应时,其中的CaO会生成Ca(OH)2。(2)1.60 g1.60 g -1-1 m+n40 g·mol4m+n40 g·mol 由实验数据可列式:==,==1,解得m∶n∶x= m1.32 g3n+x0.72 g -1-1 44 g·mol18 g·mol3∶1∶3。(3)空气中的少量CO2、H2O会影响实验结果。 答案:(1)Ca(OH)2 (2)3MgCO3·Mg(OH)2·3H2O (3)除去空气中的CO2等酸性气体和水蒸气,以减少误差 关闭K2,打开K1,通入足量空气后,再打开K2,关闭K1 13.镁在二氧化碳中能燃烧,钠比镁更活泼,那么钠能在二氧化碳中燃烧吗?某研究性学习小组设计了如下装置进行探究。 A:石灰石B:饱和碳 C:浓硫酸 和稀盐酸酸氢钠溶液 (1)写出镁在二氧化碳中燃烧的化学反应方程式: ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)该装置中饱和碳酸氢钠溶液的作用是__________________________________,浓硫酸的作用是 ________________________________________________________________________。 (3)用酒精灯在试管D底部加热,钠在充满二氧化碳气体的试管里剧烈地燃烧,产生大量的白烟。试管底部有黑色物质生成。试管冷却后,试管壁上附着一层白色物质。往试管中加水,白色物质溶解于水,黑色物质不溶。过滤,得到澄清的滤液。往滤液中加澄清石灰水,溶液变浑浊。再滴入稀盐酸,溶液中有气泡出现。则试管壁上附着的白色物质是________。将滤纸上的黑色物质在坩埚中灼烧,黑色物质能燃烧。则该黑色物质是________。试写出钠与二氧化碳反应的化学方程式: ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析:石灰石和稀盐酸反应产生的CO2气体中含HCl气体和水蒸气,除去HCl应用饱和 NaHCO3溶液,除去H2O用浓硫酸,Na与CO2反应生成的白色物质与石灰水反应变浑浊,加盐酸有气泡产生,白色物质应为Na2CO3,黑色物质能燃烧,应为碳。 点燃 答案:(1)2Mg+CO2=====2MgO+C (2)除去CO2中混有的HCl 干燥CO2气体 点燃 (3)Na2CO3 C(碳) 4Na+3CO2=====2Na2CO3+C
2018_2019年高中化学专题2从海水中获得的化学物质第二单元钠镁及其化合物第3课时镁的提取及应用课时作业苏
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