高中化学21镁的提取及应用训练题苏教版必修1.doc

镁的提取及应用

训练目标
1.了解镁单质的生产原理。
2．能用实验的方法探索和认识镁及其化合物的性质。
3．通过经历实验探究的过程，了解实验研究化学物质的一般方法。
(10分钟)
1．从海水中提取镁时，没有涉及的化学反应是(　　)
A．MgCl2＋Ca(OH)2===CaCl2＋Mg(OH)2↓
B．Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O
C．Mg(OH)2＋H2SO4===MgSO4＋2H2O
D．MgCl2Mg＋Cl2↑
答案：C
解析：海水中镁元素的主要存在形态为Mg2＋，从海水中提取Mg的主要步骤：①用Ca(OH)2将Mg2＋转化成Mg(OH)2沉淀，涉及的化学反应为MgCl2＋Ca(OH)2===CaCl2＋Mg(OH)2↓；②用盐酸将Mg(OH)2溶解，化学方程式为Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O；③将溶液蒸发结晶得到MgCl2·6H2O晶体，电解熔融的MgCl2得到Mg单质：MgCl2Mg＋Cl2↑。故没有涉及的是C项的化学反应。
2．从海水中提取镁的过程中涉及的反应的反应类型有(　　)
①化合反应　②分解反应　③置换反应　④复分解反应　⑤氧化还原反应
A．①②③④ B．②③④⑤
C．①②④⑤ D．①③④⑤
答案：C
解析：CaO＋H2O===Ca(OH)2为化合反应；MgCl2Mg＋Cl2↑既是分解反应，又是氧化还原反应；MgCl2＋Ca(OH)2===Mg(OH)2↓＋CaCl2为复分解反应。海水提镁过程中没有涉及置换反应。
3．从海水中提取镁，最基本的方法是往海水里加碱，得到Mg(OH)2沉淀，将沉淀分离出来后再加入盐酸把它转化成MgCl2溶液；之后，经结晶、过滤、干燥、电解，即可得到金属镁。下列对从海水中提取镁的有关说法正确的是(　　)
A．制备过程中产生的氯气可以用来制备盐酸，循环使用
B．往海水里加碱是指直接加入NaOH
C．电解MgCl2溶液即可得到金属镁
D．电解后得到的镁应在CO2氛围中冷却
答案：A
解析：A项，电解氯化镁产生氯气，氯气和氢气反应生成氯化氢，氯化氢水溶液和氢氧化镁反应生成氯化镁，A项正确；B项，往海水里加碱是指加入Ca(OH)2，B项错误；C项，电解氯化镁得到镁的过程中，电解的不是氯化镁溶液，而是无水氯化镁，C项错误；D项，镁能与CO2反应，故不能在CO2氛围中冷却，D项错误。
4．近年来，冠以“绿色”的新概念不断产生，如绿色食品、绿色材料、绿色能源、绿色化学等，这里的“绿色”是对人类社会可持续发展战略的形象表述。“绿色化学”要求从经济、环保和技术上设计可行的化学反应。据此，下列由单质镁制硝酸镁的方案中，你认为可行且符合“绿色化学”要求的是(　　)
A．MgMg(NO3)2
B．MgMgCl2Mg(OH)2MgNO3)2
C．MgMgOMg(NO3)2
D．MgMgSO4Mg(NO3)2
答案：C
解析：A项，硝酸氧化单质镁时生成有毒的氮氧化物，而且成本较高，A项错误；B项，步骤繁琐，且反应物氯气有毒，成本较高，B项错误；C项，原料来源丰富，步骤简单，无毒，成本较低，C项正确；D项，浓硫酸氧化单质镁时生成有毒的SO2，而且成本较高，D项错误。
5．分别向等浓度等质量的稀硫酸中加入适量①Mg、②MgO、③Mg(OH)2、④MgCO3，恰好完全反应后，所得溶液中溶质的质量分数相等的是(　　)
A．①④ B．①②
C．②③ D．②④
答案：D
解析：根据反应的化学方程式，可判断四种物质与等质量的硫酸恰好完全反应后溶液质量的增加量依次为
Mg＋H2SO4===MgSO4＋H2↑　溶液质量的增加量
24 98 120 2 　24－2＝22
MgO＋H2SO4===MgSO4＋H2O　溶液质量的增加量
40 98 120 　　　　40
Mg(OH)2＋H2SO4===MgSO4＋2H2O　溶液质量的增加量
58 98 120 　　　　 58
MgCO3＋H2SO4===MgSO4＋H2O＋CO2↑　溶液质量的增加量
84 98 120 44 　84－44＝40
根据反应后溶液质量的增加量可知，与镁反应时溶液质量的增加量最小，即与镁恰好完全反应时所得溶液的质量最小，而反应后所得溶质硫酸镁的质量均相同，因此，与镁反应后所得溶液中溶质的质量分数最大；同理分析可得，与氢氧化镁反应后所得溶液中溶质的质量分数最小；氧化镁和碳酸镁分别与等浓度等质量的稀硫酸恰好完全反应后所得溶液中溶质的质量分数相等。
6．镁及其合金是一种用途很广的金属材料，海水中富集Mg2＋的化合物，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MgCl2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的熔融状态下，通电后会产生Cl2和Mg，写出该反应的化学方程式__________________________________________
________________________________________________________________________。
答案：(1)Ca(OH)2
(2)过滤
(3)盐酸　Mg(OH)2＋2H＋===Mg2＋＋2H2O
(4)MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑
(35分钟)

一、选择题(单选)
1．下列气体中，能使点燃的镁条熄灭的是(　　)
A．N2 B．CO2
C．Ar D．Cl2
答案：C
解析：镁与氮气反应生成氮化镁，与二氧化碳反应生成氧化镁和碳，与氯气反应生成氯化镁。
2．下列氯化物中，不能用金属单质和氯气直接反应制得的是(　　)
A．CuCl2 B．FeCl2
C．MgCl2 D．NaCl
答案：B
解析：Cu与氯气反应生成氯化铜；Fe与氯气反应生成氯化铁，不会生成氯化亚铁；Mg与氯气反应生成氯化镁；Na与氯气反应生成氯化钠。
3．由海水制备无水氯化镁，主要有以下步骤，其先后顺序正确的是(　　)
①在一定条件下脱水干燥　②加熟石灰　③加盐酸　④过滤　⑤蒸发结晶
A．②④⑤③① B．③②④①⑤
C．③④②⑤① D．②④③⑤①
答案：D
解析：先加熟石灰形成Mg(OH)2沉淀，然后将沉淀过滤出来，接着加盐酸将Mg(OH)2沉淀转化为MgCl2：Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O；将溶液蒸发结晶得到氯化镁晶体(MgCl2·6H2O)，在HCl氛围中加热氯化镁晶体得到无水氯化镁：MgCl2·6H2OMgCl2＋6H2O。
4．由海水制备无水氯化镁，主要有以下步骤：①在一定条件下脱水干燥；②加石灰乳；③加盐酸；④过滤；⑤浓缩结晶。其先后顺序正确的是(　　)
A．②④⑤③① B．③②④①⑤
C．③④②⑤① D．②④③⑤①
答案：D
解析：考查的是氯化镁的制备。
5．某镁的化合物是一种优良的治疗胃酸过多的药物，其化学式可以表示为Mg2(OH)mRO3·nH2O(m、n均为常数)，则式中R元素的化合价为(　　)
A．＋4 B．＋(m＋2)
C．＋(2m＋2) D．＋(4＋m－2n)
答案：B
解析：据化合物中各元素的化合价的代数和为零可求出答案。
6．用于“点豆腐”的氯化镁结晶水合物化学式是MgCl2·nH2O，取10.15 g此结晶水合物溶于水，加入足量的AgNO3溶液，得到氯化银沉淀14.35 g。则n的值是(　　)
A．2 B．4
C．6 D．8
答案：C
解析：由关系式：MgCl2·nH2O～2AgCl，n(MgCl2·nH2O)＝n(AgCl)＝×＝0.05 mol，M(MgCl2·nH2O)＝＝203 g/mol，所以24＋71＋18x＝203，x＝6。
7．把0.5 mol Na和0.5 mol Mg分别投入到足量的m1 g水中和m2 g盐酸中，放出氢气的质量a与b的关系为(　　)
A．a>b B．al/L的NaOH溶液，要使Mg元素全部沉淀出来，所加入的NaOH溶液的体积最小的是(　　)
A．100 mL
B．50 mL
C．25 mL
D．由于Mg、MgO的质量未知无法判断
答案：B
解析：物质的量相同Mg和MgO消耗HCl的量也相同，据反应HCl的物质的量可求镁元素的量，从而可求加入NaOH溶液的体积。
9．b g某金属与足量的稀硫酸反应，生成该金属的三价正盐和a g氢气。该金属的相对原子质量为(　　)
A. B.
C. D.
答案：C
解析：本题考查的知识点是氧化还原反应的计算。依据在氧化还原反应中氧化剂得电子数与还原剂失电子数相等可得：
×3＝×2　M＝。
10．镁在生产生活中应用广泛，下列用途与镁的还原性无关的是(　　)
A．制作闪光粉
B．镁合金用来制造火箭的部件
C．用镁从熔融的四氯化钛中提取钛
D．制作北京奥运会的焰火
答案：B
解析：镁燃烧发出耀眼的白光，可制作闪光粉、烟火，镁在燃烧时作还原剂；2Mg＋TiCl4(熔融)Ti＋2MgCl2，镁作还原剂。
二、非选择题
11．海水的综合利用可以制备金属镁，其流程如图所示：

提示：①图中氯化镁晶体的化学式为MgCl2·6H2O；
②MgO的熔点为2852 ℃，无水MgCl2的熔点为714 ℃。
(1)操作②的名称是________、________、过滤。
(2)试剂a的名称是________。
(3)Mg(OH)2沉淀中混有的Ca(OH)2应怎样除去？写出实验步骤：____________________。
(4)工业上是将氢氧化镁转变为氯化镁，再电解氯化镁来制取镁单质，而不采用加热Mg(OH)2得到MgO，再电解熔融MgO的方法制取金属镁，其原因是____________________。
(5)实验室里将粗盐制成精盐的过程中，在溶解、过滤、蒸发三个步骤的操作中都要用到玻璃棒，分别说明下列情况下使用玻璃棒的目的。
溶解时：________________；过滤时：________________；蒸发时：_____________
答案：(1)蒸发浓缩　冷却结晶　(2)盐酸
(3)加入MgCl2溶液，充分搅拌，过滤，用水洗涤沉淀
(4)MgO的熔点很高，熔融时耗能太大而增加生产成本
(5)搅拌，加速溶解过程　引流，使待滤液沿玻璃棒流入漏斗，防止外溅　搅拌，防止溶液因局部受热温度过高而引起液滴飞溅
解析：(1)操作②是从溶液中得到MgCl2晶体，故是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤。(2)试剂a将Mg(OH)2转化为MgCl2，故试剂a是盐酸。(4)工业上是将氢氧化镁转变为氯化镁，再电解氯化镁来制取镁单质，而不采用加热Mg(OH)2得到MgO，再电解熔融MgO的方法制金属镁，其原因是MgO的熔点很高，熔融时耗能太大而增加生产成本。(5)过滤时玻璃棒用于引流，使待滤液沿玻璃棒流入漏斗，防止外溅；蒸发时玻璃棒用于搅拌，防止溶液因局部受热温度过高而引起液滴飞溅。
12．现拟在实验室里用空气和镁粉为原料制取少量氮化镁(Mg3N2)。已知实验中可能会发生下列反应：
①2Mg＋O22MgO；②3Mg＋N2Mg3N2；③2Mg＋CO22MgO＋C；④Mg＋H2OMgO＋H2↑；⑤Mg3N2＋6H2O===3Mg(OH)2↓＋2NH3↑
可供选择的装置和药品如下图所示(镁粉、还原铁粉均已干燥，装置内所发生的反应是完全的，整套装置的末端与干燥管相连)。

回答下列问题：
(1)在设计实验方案时，除装置A、E外，还应选择的装置(填字母代号)及其目的分别是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)连接并检查实验装置的气密性。实验开始时，将i与自来水管相连，打开自来水的开关，将空气从5升的储气瓶压入反应装置，则气流流经导管的顺序是(填字母代号)______。
(3)通气后，如果同时点燃A、F装置的酒精灯，对实验结果有何影响？________原因是____________________________________________________________。
(4)请设计一个实验，验证产物是氮化镁： _________________________________
________________________________________________________________________。
答案：(1)B，目的是除去空气中的水蒸气，避免反应④发生；D，目的是除去空气中的CO2，避免反应③发生；F，目的是除去空气中的O2，避免反应①发生
(2)j→h→g→d→c→k→l(或l→k)→a→b(或b→a)
(3)制得的氮化镁将不纯　A装置没有排完空气就加热会让空气中的氧气、CO2、水蒸气等与镁反应
(4)取少量产物置于试管中，加入适量水，将湿润的红色石蕊试纸置于试管口，如果湿润的红色石蕊试纸变蓝，则说明产物是氮化镁
解析：本题以空气和镁粉为原料制取少量氮化镁，根据题目给出的信息可知，镁还可以与氧气、二氧化碳、水反应，并且氮化镁遇水也可以反应，因此在实验设计时应首先除去空气中的这些物质，让纯净、干燥的氮气与镁反应。所以气流流经导管的顺序是j→h→g→d→c→k→l(或l→k)→a→b(或b→a)。因为氮化镁与水反应生成氨气，所以可通过检验氨气的存在证明反应生成了氮化镁。