届一轮复习鲁科版 海水中的元素 学案.docx
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届一轮复习鲁科版海水中的元素学案
第4节海水中的元素
1.了解海水中的一些重要化学元素,了解海水综合开发利用的意义和方法。
2.了解海水提取镁、溴的工艺流程及化学原理。
3.掌握镁及其化合物的主要性质及其应用。
4.掌握卤素化学性质及卤离子的检验。
考点一 镁及其重要化合物的性质及海水提镁
1.镁的物理性质
(1)镁:
镁是银白色有金属光泽的固体,密度较
,硬度较
、有延展性,是电和热的良导体。
(2)镁合金:
密度较
,硬度和强度都较
。
2.镁的化学性质
物质
主要性质
反应方程式
镁
与O2、N2反应
2Mg+O2
2MgO(发出耀眼白光)3Mg+N2
Mg3N2
与CO2反应
2Mg+CO2
2MgO+C(燃烧,生成白色粉末和黑色固体)
与非氧化性强酸反应
Mg+2H+===Mg2++H2↑
与沸水反应
Mg+2H2O
Mg(OH)2↓+H2↑
氧化镁
碱性氧化物
MgO+2H+===Mg2++H2O
氢氧化镁
中强碱
Mg(OH)2+2H+===Mg2++2H2O
难溶于水
Mg2++2OH-===Mg(OH)2↓
溶解度小于碳酸镁
MgCO3+H2O
Mg(OH)2+CO2↑
[注意] ①Mg在空气中燃烧得到的固体物质主要为MgO和少量Mg3N2及C的混合物;
②Mg着火后,不可用CO2灭火;
③由于Mg(OH)2的溶解度比MgCO3的小,故水垢的主要成分中含有的是Mg(OH)2,而非MgCO3。
3.镁的用途
镁合金
用于制造火箭、导弹和飞机的部件
镁
制造信号弹和焰火
氧化镁
熔点高,可作耐高温材料
4.从海水中提取镁
(1)工艺流程
(2)基本步骤及主要反应
制熟石灰
CaCO3高温
CaO+CO2↑,CaO+H2O===Ca(OH)2
沉淀
Mg2++2OH-===Mg(OH)2↓
酸化
Mg(OH)2+2HCl===MgCl2+2H2O
蒸发结晶
析出MgCl2·6H2O
脱水
在氯化氢气流中使MgCl2·6H2O脱水制得无水氯化镁
电解
电解熔融氯化镁制得镁:
MgCl2(熔融)
Mg+Cl2↑
[题点全练]
题点
(一) 镁及其化合物的性质和应用
1.Mg能在NO2中燃烧,产物为Mg3N2、MgO和N2。
某科学小组通过实验验证反应产物并探究产物的比例关系。
资料信息:
2NO2+2NaOH===NaNO3+NaNO2+H2O,Mg3N2+6H2O===3Mg(OH)2+2NH3↑,限用如图装置进行实验(夹持装置省略,部分仪器可重复使用)。
(1)装置连接的顺序为__________________(填字母)。
(2)连接好仪器,装入药品前检验装置气密性的方法是____________________________
________________________________________________________________________。
(3)装置A中盛装的干燥剂是________;装置F的作用是_______________________。
(4)验证产物中存在Mg3N2的具体实验操作为_______________________________
________________________________________________________________________,
确定产物中有N2生成的实验现象为__________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)已知装置E中初始加入镁粉的质量为13.2g,在足量的NO2中充分燃烧,实验结束后,硬质玻璃管冷却至室温、称量,测得硬质玻璃管中剩余固体的质量为21.0g,产生N2的体积为1120mL(标准状况)。
写出硬质玻璃管中发生反应的化学方程式:
______________________
________________________________________________________________________。
解析:
(1)铜与浓硝酸反应产生的NO2气体,经装置A干燥后,再通入硬质玻璃管与镁粉反应,通过装置A防止装置F中的水蒸气进入装置E,用装置F除去多余的NO2,通过装置C、D用排水法收集生成的N2,故装置连接的顺序为BAEAFC(D)。
(2)连接好仪器,检验装置气密性的方法:
关闭分液漏斗活塞,将导气管末端插入水中,对锥形瓶微热,若导气管口有气泡冒出,停止加热,导气管中进入一段水柱,表示气密性良好。
(3)由于NO2不能使用碱性干燥剂干燥,U形管应盛装固体干燥剂,故装置A中盛装的干燥剂可以是无水氯化钙或五氧化二磷固体;根据资料信息:
2NO2+2NaOH===NaNO3+NaNO2+H2O,可知装置F的作用是除去多余的NO2,防止污染空气。
(4)根据Mg3N2与水反应的信息可知,取少量反应后的固体产物,加入到水中,若产生有刺激性气味的气体,且该气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝色,则证明反应产物中存在Mg3N2;由于N2难溶于水,若装置C中收集到大量气体,则说明产物中有N2生成。
(5)设生成Mg3N2的物质的量为xmol,生成MgO的物质的量为ymol,n(Mg)=
=0.55mol,根据镁元素守恒,有3xmol+ymol=0.55mol;根据生成固体物质的总质量为21.0g,有100g·mol-1×xmol+40g·mol-1×ymol=21.0g,解得:
x=0.05,y=0.4,再根据N2的物质的量为0.05mol,即可写出化学方程式:
11Mg+4NO2
Mg3N2+8MgO+N2。
答案:
(1)BAEAFC(D)
(2)关闭分液漏斗活塞,将导气管末端插入水中,对锥形瓶微热,若导气管口有气泡冒出,停止加热,导气管中进入一段水柱,表示气密性良好
(3)无水CaCl2(或五氧化二磷等) 除去NO2
(4)取少量反应后的固体产物,加入到水中产生有刺激性气味的气体,该气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝色 装置C中收集到大量气体(答案合理即可)
(5)11Mg+4NO2
Mg3N2+8MgO+N2
题点
(二) 从海水中提镁
2.已知MgO、MgCl2的熔点分别为2800℃、604℃,将MgO、MgCl2加热熔融后通电电解,都可得到金属镁。
海水中含有MgCl2,工业上从海水中提取镁正确的方法是( )
A.海水
Mg(OH)2
Mg
B.海水
MgCl2溶液―→MgCl2(熔融)
Mg
C.海水
Mg(OH)2
MgO
Mg
D.海水
Mg(OH)2
MgCl2溶液―→MgCl2(熔融)
Mg
解析:
选D 从经济效益上看,用石灰乳沉淀Mg2+比用NaOH成本低,电解MgCl2比电解MgO成本低。
3.从海水中提取镁的工艺流程如图所示:
下列说法错误的是( )
A.用此法提取镁的优点之一是原料来源丰富
B.步骤⑥电解MgCl2时阴极产生氯气
C.步骤⑤可将晶体置于HCl气体氛围中脱水
D.上述工艺流程中涉及化合、分解和复分解反应
解析:
选B 电解MgCl2时,阳极产生Cl2;加热脱水过程中Mg2+能水解生成Mg(OH)2,为防止Mg2+水解,应在HCl气体氛围中脱水;①、③、⑥分别为化合反应、复分解反应、分解反应。
考点二 卤素单质的制取、性质及卤素离子的检验
(一)提取卤素单质的工艺流程
1.海水中提氯
海水―→粗盐
饱和食盐水
化学方程式为2NaCl+2H2O
2NaOH+H2↑+Cl2↑。
2.海水中提溴
(1)流程
(2)发生反应的离子方程式
①2Br-+Cl2===Br2+2Cl-;
②
;
③2Br-+Cl2===Br2+2Cl-。
3.海带中提碘
(1)流程
(2)发生反应的离子方程式
2I-+Cl2===I2+2Cl-
(二)卤素单质的性质
1.卤素单质性质的相似性
(1)都能与大多数金属反应,如2Fe+3Br2===2FeBr3,但I2与Fe反应生成FeI2。
(2)都能与H2反应生成HX:
X2+H2===2HX(X代表Cl、Br、I,下同)。
(3)都能与水反应:
X2+H2OHX+HXO(F2例外:
2F2+2H2O===4HF+O2)。
(4)都能与碱溶液反应:
X2+2NaOH===NaX+NaXO+H2O(F2例外)。
2.卤素单质的递变性
颜色
熔、沸点
密度
水溶性
氧化性
还原性(X-)
阴离子还原性由强到弱顺序是I->Br->Cl-;
①Cl2能从Br-的溶液中置换出Br2,离子方程式为2Br-+Cl2===2Cl-+Br2;
②Br2能从I-的溶液中置换出I2,离子方程式为2I-+Br2===2Br-+I2
3.特殊性
氟
①无正价,非金属性最强,F-的还原性最弱
②2F2+2H2O===4HF+O2,与H2反应在暗处即爆炸
③氢氟酸是弱酸,能腐蚀玻璃,故应保存在塑料瓶中
溴
①Br2是深红棕色液体,易挥发
②Br2易溶于有机溶剂
③盛溴的试剂瓶中加水,进行水封,保存液溴不能用橡胶塞
碘
①淀粉遇I2变
色
②I2加热时易升华
③I2易溶于有机溶剂
(三)卤素离子的检验
1.AgNO3溶液——沉淀法
未知液
生成
2.置换——萃取法
未知液
3.氧化——淀粉检验I-
未知液
色溶液,表明有I-
[题点全练]
题点
(一) 卤素的性质及应用
1.已知常温下氯酸钾与浓盐酸反应放出氯气,现按下图进行卤素的性质实验。
玻璃管内分别装有滴有不同溶液的白色棉球,反应一段时间后,对图中指定部分颜色描述正确的是( )
选项
①
②
③
④
A
黄绿色
橙色
蓝色
白色
B
无色
橙色
紫色
白色
C
黄绿色
橙色
蓝色
无色
D
黄绿色
无色
紫色
白色
解析:
选A 由①处产生的Cl2通过②时发生反应Cl2+2NaBr===2NaCl+Br2,通过③时发生反应Cl2+2KI===2KCl+I2,通过④时发生反应Cl2+2NaOH===NaCl+NaClO+H2O,因Cl2为黄绿色,Br2为橙色,淀粉遇I2变蓝,Cl2遇碱产生NaCl、NaClO,可知应选A。
2.(2018·临沂模拟)鉴别NaCl溶液、NaBr溶液、NaI溶液可以选用的试剂是( )
①碘水、淀粉溶液 ②氯水、CCl4 ③溴水、苯 ④硝酸、AgNO3溶液 ⑤氯水、苯 ⑥CCl4、淀粉溶液
A.①②④ B.②③⑥
C.②④⑤D.④⑤⑥
解析:
选C 将②加入NaCl溶液中,下层为黄绿色,加入NaBr溶液中,下层为橙红色,加入NaI溶液中,下层为紫红色;加入⑤与加入②均产生分层现象;④分别加入NaCl溶液、NaBr溶液、NaI溶液得到不同颜色的沉淀。
3.为验证卤素单质氧化性的相对强弱,某小组用如图所示装置进行实验(夹持仪器已略去,气密性已检验)。
实验过程:
Ⅰ.打开弹簧夹,打开活塞a,滴加浓盐酸。
Ⅱ.当B和C中的溶液都变为黄色时,夹紧弹簧夹。
Ⅲ.当B中溶液由黄色变为红棕色时,关闭活塞a。
Ⅳ.……
(1)A中产生黄绿色气体,其电子式是________________________________________。
(2)验证氯气的氧化性强于碘的实验现象是_____
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