高中化学：海水中的元素 镁与海水提镁学案

高中化学：海水中的元素镁与海水提镁学案[学习目标] 1.知道从海水中提取镁的方法及有关反应。

2.知道海水中元素的存在和用途，认识镁单质的还原性和重要用途。

一、海水——元素宝库1．海水中的元素2．海水中几种元素的主要用途(1)碘：可用于制药，如碘酒，□05甲状腺肿瘤。

我国规定食盐中必须加入□06碘酸钾以确保人体的摄碘量。

(2)锂：□07热核反应的重要材料之一，也是制造□08锂电池和特种合金的原料。

(3)铀：可用做□09核燃料。

3．氯碱工业(1)工业上用电解饱和食盐水的方法来制取□10NaOH 、Cl 2、H 2，并以它们为原料生产一系列的化工产品，称为氯碱工业。

(2)反应原理：电解饱和食盐水的化学方程式为□112NaCl ＋2H 2O=====通电2NaOH ＋H 2↑＋Cl 2↑。

二、镁与海水提镁 1．海水提镁(1)流程：浓缩的海水――→加碱□01Mg(OH)2――→过滤加盐酸□02MgCl 2溶液――→结晶、过滤、干燥、电解Mg 。

(2)主要化学反应①Mg(OH)2的生成：□03MgCl 2＋Ca(OH)2===Mg(OH)2＋CaCl 2。

②MgCl 2的生成：□04Mg(OH)2＋2HCl===MgCl 2＋2H 2O 。

③镁的生成：□05MgCl 2(熔融)=====通电Mg ＋Cl 2↑。

2．镁的性质和用途 (1)物理性质(2)化学性质镁是一种比较活泼的金属，具有较强的还原性。

(3)用途①制造业中，用来制造轻合金。

在国防工业中有重要应用，被誉为□15国防金属。

②冶金工业上，金属镁常用作□16还原剂和□17脱氧剂。

一、海水元素的宝库[交流研讨]1．为什么说NaCl是“无机化工之母”？提示：工业化工中最重要的物质是“三酸——盐酸、硝酸、硫酸”，“二碱——NaOH、Na2CO3”，工业上利用电解饱和食盐水得NaOH和H2、Cl2，H2和Cl2又可制备盐酸；工业上又可利用NaCl、CO2、NH3来生成Na2CO3，所以说NaCl是无机化工的重要原料，又被称为“无机化工之母”。

2．为什么锂电池质量轻？提示：锂是单位质量提供电子最多的元素，即7 g Li就提供1 mol e－。

[点拨提升]氯碱工业的产品及其用途知识拓展粗盐精制的方法粗盐中常含有泥沙、Ca2＋、Mg2＋、SO2－4等杂质，通常采用过滤的方法除去泥沙，然后再将其他杂质除去，操作步骤如下：(1)加入过量BaCl2溶液，除去SO2－4；(2)加入过量NaOH溶液，除去Mg2＋；(3)加入过量Na2CO3溶液，除去Ba2＋、Ca2＋，过滤；(4)向滤液中加入稀盐酸至溶液呈中性，除去CO2－3和OH－；(5)蒸发结晶，得到纯净的食盐。

[练习与活动]1．下列说法不正确的是( )A．在已发现的110多种元素中，有80多种能在海水中找到B．海水中元素含量的差异是很大的，每升海水中含量大于1 mg的元素称为海水中的常量元素，低于1 mg的元素称为海水中的微量元素C．海水中所含有的元素大部分以盐的形式存在D．现在供人类食用的食盐占世界食盐总量的很大一部分，只有很小一部分用于化工生产答案 D解析现在供人类食用的食盐只占世界食盐总产量的很小一部分，绝大部分食盐用于化工生产。

2．工业上用电解饱和食盐水的方法制取氢氧化钠、氯气和氢气。

但电解前要进行粗盐精制。

已知：一些物质的溶解性试回答下列问题：(1)选择试剂以除去下表所列的可溶性杂质。

(2)精制过程既要将杂质离子Ca2＋、Mg2＋、SO2－完全沉淀，又要保证不引入新的杂质。

为此4你认为加入所选沉淀剂的合理顺序为Ⅱ、________、________。

(填序号)(3)过滤后加适量的盐酸以调节溶液至中性并除去过量的CO2－3和OH－。

其中盐酸除去CO2－3的离子方程式为________________________。

(4)将氯气通入碱液，可制得“84”消毒液(有效成分是次氯酸钠)，写出制取过程的化学方程式：________________________。

答案(1)Na2CO3NaOH BaCl2(2)ⅢⅠ(3)CO2－3＋2H＋===CO2↑＋H2O(4)Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O解析由溶解性知，除Ca2＋应选用CO2－3，使之生成CaCO3沉淀除去；除Mg2＋应选用OH－，使之生成Mg(OH)2沉淀除去；除SO2－4应选用Ba2＋，使之生成BaSO4沉淀除去。

精制过程中不能引入新的杂质离子，所以应选用Na2CO3、NaOH、BaCl2，且Na2CO3必须加在BaCl2之后以除去过量的Ba2＋，过滤后加入盐酸，除去过量的OH－和CO2－3。

Cl2与NaOH反应可制得具有漂白作用的NaClO。

二、镁与海水提镁[交流研讨]1．为什么镁被称为“国防金属”？提示：密度小，空气中耐腐蚀，易与铝等金属形成性能优良的合金，广泛应用于航天、航空、导弹等行业。

2．海水提镁的过程中，有一步是先把贝壳(CaCO3)――→煅烧CaO――→H2OCa(OH)2――→Mg2＋Mg(OH)2，为什么不直接用贝壳和Mg2＋反应制备MgCO3呢？提示：Mg(OH)2的溶解性小于Ca(OH)2，而MgCO3的溶解性大于CaCO3，根据复分解反应发生的条件，MgCl2不能与CaCO3反应，但MgCl2可与Ca(OH)2反应生成Mg(OH)2从而从海水中分离出来。

[点拨提升]1．在常温下，镁能与空气中的氧气发生缓慢的氧化还原反应生成氧化镁，在金属镁的表面形成致密的氧化膜，阻止内部的镁继续被氧化，所以镁虽是活泼金属，却具有较强的抗腐蚀能力。

2．在空气中点燃镁条，同时发生镁与氧气、氮气、二氧化碳的三个反应，但由于氧气的氧化性较强，故主要发生的是镁与氧气的反应。

3．镁的还原性很强，不能用金属置换法制取；也不能用电解氧化镁的方法制取，因为氧化镁的熔点较高。

4．海水提镁的工艺流程图说明：苦卤是海水晒盐后的母液。

知识拓展(1)对于绝大多数可燃物来说，CO2是良好的灭火剂，而K、Ca、Na、Mg等活泼金属在点燃的条件下易与CO2反应，放出大量的热，所以CO2是活泼金属的助燃剂而非灭火剂。

故K、Ca、Na、Mg等活泼金属着火后应用沙土盖灭。

(2)对于化学工业生产，为了提高经济效益，要考虑以下方面：①原料来源是否丰富、廉价；②产物或原料是否能循环利用；③工业流程设计是否科学合理，是否符合环保要求；④厂址选择是否符合原料、能源、运输方面的要求。

[练习与活动]3．将相同质量的镁条分别在①氧气中；②空气中；③CO2中充分燃烧，所得固体产物的质量排列关系正确的是( )A．①>②>③ B．③>①＝②C．③＝①>② D．③>①>②答案 D解析正确地书写出本题涉及的化学方程式：2Mg＋O2=====点燃2MgO ①2Mg＋O2=====点燃2MgO,3Mg＋N2=====点燃Mg3N2②2Mg＋CO2=====点燃2MgO＋C③由①知每摩尔镁在氧气中燃烧质量增加16 g，由②知每摩尔镁在空气中燃烧有氮化镁生成，质量增加小于16 g，由③知每摩尔镁在二氧化碳中燃烧质量增加16 g＋6 g＝22 g，大于16 g。

4．某工厂采用如下步骤从海水中提取镁：①把贝壳制成石灰乳；②在引入的海水中加入石灰乳，沉降，过滤，洗涤；③将沉淀物与盐酸反应，结晶，过滤，得到含结晶水的晶体；④将所得晶体在一定条件下加热得到无水氯化镁；⑤电解熔融氯化镁，得到金属镁。

(1)请写出步骤①、⑤中发生反应的化学方程式：_____________。

(2)请写出步骤③中发生反应的离子方程式：__________。

(3)在以上提取镁的过程中，没有涉及的化学反应类型是( )A．分解反应B．化合反应C．复分解反应D．置换反应(4)上述提取镁的流程中，在降低成本、减少污染方面做了一些工作，请写出其中一点。

答案(1)CaCO3=====高温CaO＋CO2↑、CaO＋H2O===Ca(OH)2MgCl2(熔融)=====通电Mg＋Cl2↑(2)Mg(OH)2＋2H＋===Mg2＋＋2H2O (3)D(4)①电解产生的Cl2用于制HCl；②利用贝壳分解生成的CaO制石灰乳，降低成本(合理均可)解析根据海水提镁步骤可知涉及的反应有：CaCO3=====高温CaO＋CO2↑、CaO＋H2O===Ca(OH)2、MgCl2＋Ca(OH)2===Mg(OH)2↓＋CaCl2、Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O、MgCl2=====通电Mg＋Cl2↑。

(3)①为分解反应、化合反应，②、③为复分解反应，④、⑤为分解反应。

本课小结。