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镁的提取及应用
一、选择题
1．下列有关镁的叙述正确的是( )
A．镁条燃烧的火灾可用CO2进行扑灭
B．单质镁因坚硬、轻巧、易于加工，可用来做窗框等
C．镁制容器可用来装浓硝酸
D．镁在空气中燃烧产物并不全是MgO
答案 D
解析 镁是很活泼的金属，具有强还原性，燃着的镁能够夺取二氧化碳中的氧而继续燃烧。单质镁柔软，镁铝合金坚硬、轻巧。镁在空气中燃烧时不仅跟氧气化合生成氧化镁，还有少量与氮气化合：3Mg＋N2Mg3N2。常温下铝遇浓硝酸表面钝化，镁无钝化现象，因此镁制容器不能用来装浓硝酸。故选D项。
2．将相同质量的镁条分别放在①O2、②空气、③N2、④CO2中完全燃烧，燃烧后所得固体产物的质量由大到小的顺序为( )
A．②<①<③<④ B．④＝①＝②＝③
C．④>①>②>③ D．③>①>②>④
答案 C
解析 设镁为1 mol，在O2中Mg―→MgO，质量增加16 g；在空气中Mg―→MgO、Mg3N2，质量增加小于16 g 大于 g；在N2中Mg―→Mg3N2，质量增加 g；在CO2中Mg―→MgO＋C，增加22 g。
3．在氯化镁溶液中，分别投入下列各物质，既有沉淀出现又有气体产生的是( )
A．氯化钠 B．金属钠
C．碳酸钠 D．氢氧化钠
答案 B
解析 2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑，
MgCl2＋2NaOH===Mg(OH)2↓＋2NaCl。
4．在从海水中提取金属镁的过程中，不会涉及的化学反应是( )
A．Mg2＋＋Ca(OH)2===Mg(OH)2↓＋Ca2＋
B．Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O
C．Mg(OH)2MgO＋H2O
D．MgCl2Mg＋Cl2↑
答案 C
解析 海水提取镁的生产流程中，Mg2＋的变化为：Mg2＋Mg(OH)2MgCl2Mg。
5．镁在CO2气体中燃烧说明( )
A．CO2是一种强氧化剂
B．CO2不能作灭火剂
C．燃烧不一定都需要氧气
D．酸性氧化物都能跟金属镁起反应
答案 C
解析 燃烧是指剧烈的发光发热的化学反应，燃烧不一定有O2参加。
6．适时补充镁元素可以使绿色观赏植物正常生长，因为( )
A．镁是组成叶绿素的重要元素
B．镁是合成蛋白质的原料
C．镁能够促进植物吸水
D．镁是合成核酸的原料
答案 A
解析 本题是记忆性问题，镁是组成叶绿素的重要元素。如果绿色植物缺少镁元素就不能正常生长，因此要不断地给绿色植物补充镁元素。
7．将钠、镁、铝各0.3 mol分别放入100 mL 1 mol/L的盐酸中，同温同压下产生气体的体积比是( )
A．1∶2∶3 B．6∶3∶2
C．3∶1∶1 D．1∶1∶1
答案 C
解析 由题意知在反应中酸不足，但Na除了与酸反应外，还会与H2O反应，所以钠完全反应。0.3 mol Na生成0.15 mol H2，而Mg和Al都是酸不足，0.1 mol HCl生成0.05 mol H2，故生成氢气的体积比为0.15∶0.05∶0.05＝3∶1∶1。
8．海水中含的氯化镁是镁的重要来源之一。从海水中提取镁，可按如下步骤进行：
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、洗涤沉淀物；
③将沉淀物与盐酸反应，结晶、过滤、干燥产物；
④将产物熔融后电解。
关于提取镁，下列说法中不正确的是( )
A．此法的优点之一是原料的来源丰富
B．进行①②③步骤的目的是从海水中提取MgCl2
C．第④步电解时会产生氯气
D．以上提取镁的过程中涉及的反应有复分解反应、化合反应和置换反应
答案 D
解析 此过程涉及的反应有：CaCO3CaO＋CO2↑，CaO＋H2O===Ca(OH)2，MgCl2＋Ca(OH)2===Mg(OH)2↓＋CaCl2，Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O，MgCl2Mg＋Cl2↑，上述反应中没有涉及置换反应。
9．为了维持人体内电解质平衡，人在大量出汗后应及时补充的离子是( )
A．Mg2＋ B．Ca2＋ C．Na＋ D．Fe3＋
答案 C
解析 人在大量出汗时，有Na＋随汗水排出体外，所以需补充Na＋。
10．由锌、铁、铝、镁四种金属中的两种组成的混合物10 g，与足量盐酸反应产生的氢气在标准状况下为11.2 L，则混合物中一定含有的金属是( )
A．锌 B．铁 C．铝 D．镁
答案 C
解析 H2的物质的量为：＝0.5 mol，要生成0.5 mol H2，分别需要锌32.5 g、铁28 g、镁12 g、铝9 g，锌、铁、镁的质量都大于10 g，只有铝的质量小于10 g，故一定含有铝。
二、非选择题
11．镁在空气里点燃可以燃烧，放出大量的热并发出耀眼的白光，生成白色的氧化镁，同时，镁在这样的高温条件下，还可与空气中的另一种主要成分反应，生成少量的物质A，气体C能够使湿润的红色石蕊试纸变蓝。已知A有下列一系列变化：
(1)写出A、C、D的化学式：
A：________，C：________，D：________。
(2)写出下列变化的化学方程式：
①___________________________________________________________，
②___________________________________________________________。
答案 (1)Mg3N2 NH3 Mg(OH)2
(2)①Mg3N2＋8HCl===3MgCl2＋2NH4Cl
②MgCl2＋2NaOH===Mg(OH)2↓＋2NaCl，
NH4Cl＋NaOHNaCl＋H2O＋NH3↑
解析 镁在空气里燃烧时，主要和氧气反应生成MgO，还可以和氮气反应生成Mg3N2，所以A为Mg3N2。Mg3N2和盐酸反应得到的溶液B中一定含有Mg2＋和Cl－，所以沉淀D一定是Mg(OH)2，能够使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体是氨气，NH能够和NaOH溶液反应放出NH3，所以溶液B中还含有NH，即它为MgCl2和NH4Cl的混合溶液。
12．从海水中提取金属镁，其流程如图所示：
(1)海水提取镁要用到海滩上的贝壳。贝壳的作用是_________________，贝壳所经历的变化的化学方程式为____________________。
(2)写出由MgCl2得到金属Mg的化学方程式：______________________________________________。
(3)除去Mg(OH)2沉淀中混有的Ca(OH)2的步骤为______________________________________。
答案 (1)其成分是CaCO3，能转化为Ca(OH)2，可以提供反应所需的碱 CaCO3CaO＋CO2↑，CaO＋H2O===Ca(OH)2 (2)MgCl2Mg＋Cl2↑
(3)加入MgCl2溶液至过量，过滤
解析 海水中提取镁的生产流程中，贝壳主要是提供沉淀Mg2＋所用的Ca(OH)2，MgCl2―→Mg这步变化是通过电解熔融的MgCl2来实现的，要把微溶的Ca(OH)2转化为难溶的Mg(OH)2，应加入MgCl2溶液。
13．某海边化工厂按如下步骤进行生产：①以煤为燃料煅烧石灰石；②加压降温使产生的二氧化碳气体变成干冰；③用得到的生石灰与水反应；④把海水引入水池，加入熟石灰，使熟石灰与海水中的氯化镁发生反应；⑤滤出氢氧化镁固体；⑥用盐酸溶解氢氧化镁；⑦将所得溶液在一定条件下加热蒸干。根据以上资料，试完成下列问题：
(1)以上步骤只发生物理变化的是______________(填序号)。
(2)该厂生产过程中没有涉及四种基本反应类型中的______________。
(3)该厂排放的各种气体中____________会污染大气。
(4)该厂的生产原料除煤和石灰石外还有________________________________________________________________________。
(5)该厂最终的产品是______________。
答案 (1)②⑤⑦ (2)置换反应 (3)SO2、CO (4)空气、海水、盐酸 (5)干冰、MgCl2
14．已知Mg3N2与H2O可以发生如下反应：Mg3N2＋6H2O===3Mg(OH)2↓＋2NH3↑。镁带在空气中燃烧生成氧化镁和氮化镁，将燃烧后的产物溶解在60 mL 2.0 mol/L的盐酸中，再用20 mL 0.5 mol/L NaOH溶液中和多余的盐酸，然后在此溶液中加入过量的碱，把氨全部蒸出来，用稀盐酸吸收，稀盐酸增重0.17 g。求镁带的质量。
答案 1.2 g
解析 反应流程如下：
分析该转化图示，可以找到守恒关系：
(1)氮元素守恒：n(NH3)＝n(NH)；
(2)镁元素守恒：n(Mg)＝n(Mg2＋)；
(3)在MgCl2、NH4Cl、NaCl的混合溶液中电荷守恒：
n(Mg2＋)×2＋n(NH)＋n(Na＋)＝n(Cl－)，即
n(Mg2＋)×2＋＋0.5 mol/L×20 mL×10－3 L/mL＝2.0 mol/L×60 mL×10－3 L/mL。
解得：n(Mg2＋)＝0.050 mol。
故m(Mg)＝0.050 mol×24 g/mol＝1.2 g。
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