高中化學(xué)蘇教版 (2019)必修第一冊(cè)第三單元海洋化學(xué)資源的綜合應(yīng)用學(xué)案設(shè)計(jì)-學(xué)案下載-教習(xí)網(wǎng)

2．了解鎂的性質(zhì)與用途。
3．了解海水中提取鎂的方法。
圖說(shuō)考點(diǎn)

學(xué)業(yè)基礎(chǔ)——自學(xué)·思記·嘗試
[新知預(yù)習(xí)]
一、粗鹽提純
1．海水曬鹽獲得的粗鹽中主要含有的鹽有：1 、2 和3 ，以及難溶性雜質(zhì)。
2．粗鹽中雜質(zhì)離子的去除
二、鎂的存在及提取
1．鎂的存在：自然界中的鎂主要以 eq \(□,\s\up1(16)) 的形式存在于地殼和海水中。海水中鎂的總儲(chǔ)量約為2.1×1015噸。
2．鎂的提取
從海水中提取鎂，步驟如下：
（1）煅燒海邊貝殼（ eq \(□,\s\up1(17)) ），制成石灰乳?；瘜W(xué)方程式：CaCO3 eq \(=====,\s\up7(高溫)) CaO＋CO2↑，CaO＋ eq \(□,\s\up1(18)) ===Ca（OH）2↓。
（2）將石灰乳加入到海水沉淀池中，得到氫氧化鎂沉淀?；瘜W(xué)方程式：MgCl2＋Ca（OH）2=== eq \(□,\s\up1(19)) ＋ eq \(□,\s\up1(20)) ，該反應(yīng)實(shí)質(zhì)上是Mg2＋與OH－結(jié)合生成Mg（OH）2沉淀的反應(yīng)，離子方程式： eq \(□,\s\up1(21))
________________________________________________________________________。
（3）將氫氧化鎂與鹽酸反應(yīng)，化學(xué)方程式： eq \(□,\s\up1(22)) ，該反應(yīng)實(shí)質(zhì)上是 eq \(□,\s\up1(23)) 與 eq \(□,\s\up1(24)) 反應(yīng)生成Mg2＋與H2O，離子方程式： eq \(□,\s\up1(25)) 。所得溶液蒸發(fā)結(jié)晶可獲得六水合氯化鎂晶體（MgCl2·6H2O），然后在氯化氫氣流中加熱，轉(zhuǎn)化成氯化鎂。化學(xué)方程式：MgCl2·6H2O eq \(=====,\s\up7(HCl),\s\d5(△)) eq \(□,\s\up1(26)) 。
（4）電解熔融 eq \(□,\s\up1(27)) 制得金屬鎂?；瘜W(xué)方程式：MgCl2 eq \(=====,\s\up7(通電)) eq \(□,\s\up1(28)) 。
三、鎂的原子結(jié)構(gòu)和性質(zhì)
1．鎂的原子結(jié)構(gòu)
（1）原子結(jié)構(gòu)示意圖為 eq \(□,\s\up1(29)) 。
（2）原子結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的關(guān)系：
容易 eq \(□,\s\up1(30)) 最外層的 eq \(□,\s\up1(31)) 個(gè)電子形成 eq \(□,\s\up1(32)) ，表現(xiàn)強(qiáng) eq \(□,\s\up1(33)) 性。
2．鎂的化學(xué)性質(zhì)
寫(xiě)出下列化學(xué)反應(yīng)方程式：
（1）Mg與N2反應(yīng)： eq \(□,\s\up1(34))
________________________________________________________________________
（2）Mg與鹽酸反應(yīng)： eq \(□,\s\up1(35))
________________________________________________________________________
（3）Mg與CO2反應(yīng)： eq \(□,\s\up1(36))
________________________________________________________________________
[即時(shí)自測(cè)]
1．判斷正誤，正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”
（1）用H2還原MgCl2可得金屬鎂。（）
（2）工業(yè)上通常通過(guò)電解MgO來(lái)制得金屬M(fèi)g。（）
（3）將鎂條直接放入鹽酸中觀(guān)察鎂與鹽酸反應(yīng)現(xiàn)象。（）
（4）燃著的鎂條伸入盛CO2的集氣瓶中立即熄滅。（）
（5）Mg不能在N2中燃燒。（）
（6）粗鹽可直接用作化工原料。（）
2．提純含有少量硝酸鋇雜質(zhì)的硝酸鉀溶液，可以使用的方法為（）
A.加入過(guò)量碳酸鈉溶液，過(guò)濾，除去沉淀，溶液中補(bǔ)加適量硝酸
B.加入過(guò)量碳酸鉀溶液，過(guò)濾，除去沉淀，溶液中補(bǔ)加適量硝酸
C.加入過(guò)量硫酸鈉溶液，過(guò)濾，除去沉淀，溶液中補(bǔ)加適量硝酸
D.加入過(guò)量硫酸鉀溶液，過(guò)濾，除去沉淀，溶液中補(bǔ)加適量硝酸
3．廣州亞運(yùn)會(huì)開(kāi)幕式上的禮花，讓廣州顯得更加輝煌、浪漫。其中鎂粉可用來(lái)制造焰火，工業(yè)上制取鎂粉的方法是將鎂的蒸氣進(jìn)行冷卻，其中最適宜的方法是（）
A．在氮?dú)獾娜萜鲀?nèi)冷卻 B．在水中冷卻
C.在氦氣的環(huán)境里冷卻 D．在二氧化碳?xì)怏w里冷卻
4．由海水制備無(wú)水氯化鎂，主要有以下步驟：①在一定條件下脫水干燥；②加熟石灰；③加鹽酸；④過(guò)濾；⑤濃縮結(jié)晶。其先后順序正確的是（）
A．②④⑤③① B．③②④①⑤
C.③④②⑤① D．②④③⑤①
5．分析鎂在空氣中的燃燒產(chǎn)物，肯定不存在的物質(zhì)是（）
A.C B．MgO
C.MgCO3 D．Mg3N2
核心素養(yǎng)——合作·探究·分享
粗鹽提純
[例1] 為了除去粗鹽中的Ca2＋、Mg2＋、SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) 及泥沙，得到純凈的NaCl，可將粗鹽溶于水，在下列操作中選取必要的步驟和正確的操作順序（）
①過(guò)濾 ②加過(guò)量的NaOH溶液 ③加過(guò)量的鹽酸 ④加過(guò)量的Na2CO3溶液 ⑤加過(guò)量的BaCl2溶液 ⑥加熱蒸發(fā)
A．④①⑤②①③⑥ B．⑤①④②③⑥
C．②⑤④①③⑥ D．①②⑤④①③⑥
eq \a\vs4\al(狀元隨筆) 首先根據(jù)選項(xiàng)，明確三種雜質(zhì)離子分別用哪種沉淀劑除去；其次，沉淀劑必須過(guò)量，過(guò)量的沉淀劑也要除去，因此要選擇加入沉淀劑的合理順序；最后，要明確加入鹽酸的目的及何時(shí)加入。
[提升1] 為了除去KCl固體中少量的MgCl2、MgSO4，可選用Ba（OH）2、HCl和K2CO3三種試劑，按下列步驟操作：
eq \x(固體) eq \(――→,\s\up7(加水)) eq \x(溶液) eq \(――→,\s\up7(加過(guò)量A)) eq \(――→,\s\up7(加過(guò)量B),\s\d5(操作Ⅰ)) eq \x(濾液) eq \(――→,\s\up7(加適量C)) eq \(――→,\s\up7(加熱煮沸)) eq \x(KCl溶液) eq \(――→,\s\up7(操作Ⅱ)) eq \x(KCl固體)
（1）寫(xiě)出三種試劑的化學(xué)式：
A ，B ，C 。
（2）根據(jù)題意，回答下列問(wèn)題：
①加入過(guò)量A的目的是
________________________________________________________________________；
②加入過(guò)量B的目的是
________________________________________________________________________；
③加熱煮沸的目的是
________________________________________________________________________。
（3）操作Ⅰ是，操作Ⅱ是。
eq \a\vs4\al(狀元隨筆) 本題重點(diǎn)分析：①工藝路線(xiàn)；②試劑、用量；③分離操作；④中間產(chǎn)物。這也是解答工藝流程題的4個(gè)審題要點(diǎn)。
關(guān)鍵能力
粗鹽提純中各種試劑的作用
eq \a\vs4\al(狀元隨筆) 牢記分離和提純操作中的“四個(gè)原則”
①“不增”——不能引入新的雜質(zhì)；
②“不減”——不能減少被提純物質(zhì)；
③“易分離”——原雜質(zhì)或反應(yīng)后的雜質(zhì)易與被提純物質(zhì)分離；
④“易復(fù)原”——被提純的物質(zhì)要容易復(fù)原。
從海水中提取鎂
[例2] 工業(yè)中“從海水中提取鎂”的流程如圖所示：
MgO熔點(diǎn)遠(yuǎn)高于MgCl2，熔化需消耗大量能量。
其步驟為：
①將海邊大量的貝殼煅燒成石灰，并將石灰制成石灰乳；
②將石灰乳加入海水沉淀中經(jīng)過(guò)濾得到Mg（OH）2沉淀；
③在Mg（OH）2沉淀中加入鹽酸得到MgCl2溶液，再經(jīng)蒸發(fā)結(jié)晶得到MgCl2·6H2O；
④將MgCl2·6H2O在一定條件下加熱得到無(wú)水MgCl2；
⑤電解熔融的氯化鎂可得到Mg。
請(qǐng)回答以下問(wèn)題：
（1）步驟③中的蒸發(fā)是利用風(fēng)吹日曬來(lái)完成的，而實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行蒸發(fā)操作需要的主要儀器有、、酒精燈、鐵架臺(tái)等。
（2）上述提取鎂的流程中，在降低成本、減少污染方面做了一些工作，請(qǐng)寫(xiě)出其中一點(diǎn)：。
（3）有同學(xué)認(rèn)為：步驟②后可加熱Mg（OH）2得到MgO，再電解熔融的MgO制取金屬鎂，這樣可簡(jiǎn)化實(shí)驗(yàn)步驟。你同意該同學(xué)的想法嗎？為什么？
你的觀(guān)點(diǎn)是，理由是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
[提升2] 某中學(xué)化學(xué)興趣小組設(shè)計(jì)了四種從海水中提取鎂的工藝流程，你認(rèn)為合理的是（）
A．海水 eq \(――→,\s\up7(NaOH)) Mg（OH）2 eq \(――→,\s\up7(通電)) Mg
B．海水 eq \(――→,\s\up7(石灰乳)) Mg（OH）2 eq \(――→,\s\up7(HCl)) MgCl2溶液―→MgCl2（熔融） eq \(――→,\s\up7(通電)) Mg
C．海水 eq \(――→,\s\up7(HCl)) MgCl2溶液―→MgCl2晶體 eq \(――→,\s\up7(通電)) Mg
D．海水 eq \(――→,\s\up7(石灰乳)) Mg（OH）2 eq \(――→,\s\up7(灼燒)) MgO eq \(――→,\s\up7(通電)) Mg
關(guān)鍵能力
1.從海水中提取鎂的工藝流程
2．注意事項(xiàng)
（1）不要直接往海水中加沉淀劑。因?yàn)楹Ｋ械腗g2＋的濃度很小，直接加沉淀劑不利于Mg2＋的沉淀，而且會(huì)增大沉淀劑的用量，我們可以先將海水濃縮，再加沉淀劑。
（2）從原料來(lái)源以及經(jīng)濟(jì)等綜合角度考慮選用Ca（OH）2試劑作沉淀劑較好。因?yàn)楹＿呌胸S富的貝殼，可用來(lái)制得Ca（OH）2。
（3）在Mg（OH）2中先加鹽酸反應(yīng)，再濃縮得MgCl2·6H2O晶體，然后再將MgCl2·6H2O晶體在HCl氣流中加熱脫水即可得無(wú)水MgCl2。
（4）電解產(chǎn)生的Cl2可以循環(huán)利用，這樣既可以節(jié)約資源又可以減輕Cl2任意排放對(duì)環(huán)境造成的污染。
學(xué)考評(píng)價(jià)——夯實(shí)·測(cè)控·演練
1.下列各物質(zhì)含少量雜質(zhì)，除去這些雜質(zhì)應(yīng)選用的試劑或操作方法正確的是（）
A.②④ B．②③④
C.①③④ D．①②③④
2．（雙選）關(guān)于粗鹽提純的下列說(shuō)法中正確的是（）
A.溶解粗鹽時(shí)，應(yīng)盡量讓溶液稀些，防止食鹽不完全溶解
B.當(dāng)蒸發(fā)到剩余少量液體時(shí)，停止加熱，利用余熱將液體蒸干
C.將制得的食鹽熔化電解即為“氯堿工業(yè)”
D.為除去粗鹽中的Ca2＋、Mg2＋、SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) ，可依次向溶液中加入足量的氫氧化鈉溶液、氯化鋇溶液、碳酸鈉溶液、稀鹽酸
3．海水中含的MgCl2是Mg的重要來(lái)源之一，從海水中提鎂，可按如下步驟進(jìn)行：
（1）將貝殼制成石灰乳
（2）在引入的海水中加入石灰乳、沉降、過(guò)濾、洗滌得到Mg（OH）2
（3）將沉淀物與鹽酸反應(yīng)、結(jié)晶、過(guò)濾、干燥產(chǎn)物
（4）將產(chǎn)物熔融后電解
下列說(shuō)法中不正確的是（）
A.此法的優(yōu)點(diǎn)之一是原料來(lái)源豐富
B.進(jìn)行（1）、（2）、（3）步的目的是從海水中提取MgCl2
C.第四步會(huì)產(chǎn)生氯氣
D.以上過(guò)程中涉及到復(fù)分解反應(yīng)、化合反應(yīng)和置換反應(yīng)
4．從海水中提取鎂的流程如圖所示（框圖中是主要產(chǎn)物）：
eq \a\vs4\al(\x(貝殼)\(――→,\s\up7(①))石灰乳)
↓
eq \x(海水) ―→ eq \x(沉淀池) eq \(――→,\s\up7(②)) eq \x(Mg（OH）2) eq \(――→,\s\up7(③)) eq \x(MgCl2溶液) ―→
eq \x(MgCl2·6H2O) ―→ eq \x(無(wú)水MgCl2) eq \(――→,\s\up7(④)) eq \x(Mg＋Cl2)
請(qǐng)回答相關(guān)問(wèn)題：
（1）下列說(shuō)法不正確的是（填序號(hào)）。
A.上述方法的優(yōu)點(diǎn)之一是原料豐富
B.進(jìn)行①②③步驟的目的是富集MgCl2
C.工業(yè)上也可用電解熔融氧化鎂的方法制取鎂
D.電解法冶煉金屬要消耗大量的電能
（2）海水進(jìn)入沉淀池前，對(duì)海水進(jìn)行處理有以下兩種方案。
方案一：將曬鹽后的鹵水通入沉淀池。
方案二：將加熱蒸發(fā)濃縮后的海水通入沉淀池。
你認(rèn)為方案更合理，理由是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（3）步驟③中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
步驟④中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
練后感悟
海水提鎂的“四步驟”“七反應(yīng)”

第三單元海洋化學(xué)資源的綜合利用
第1課時(shí) 粗鹽提純從海水中提取鎂
學(xué)業(yè)基礎(chǔ)
新知預(yù)習(xí)
CaCl2 MgCl2 Na2SO4 SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) BaCl2 Ba2＋＋SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) ===BaSO4↓ Mg2＋ NaOH Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓ eq \(□,\s\up1(10)) Ba2＋ eq \(□,\s\up1(11)) Na2CO3 eq \(□,\s\up1(12)) Ba2＋＋CO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) ===BaCO3↓
eq \(□,\s\up1(13)) CO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) 、OH－ eq \(□,\s\up1(14)) HCl eq \(□,\s\up1(15)) H＋＋OH－===H2O、2H＋＋CO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) ===CO2↑＋H2O eq \(□,\s\up1(16)) 化合態(tài) eq \(□,\s\up1(17)) 石灰石 eq \(□,\s\up1(18)) H2O eq \(□,\s\up1(19)) Mg(OH)2↓
eq \(□,\s\up1(20)) CaCl2 eq \(□,\s\up1(21)) Mg2＋＋Ca(OH)2===Ca2＋＋Mg(OH)2↓
eq \(□,\s\up1(22)) Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O eq \(□,\s\up1(23)) Mg(OH)2 eq \(□,\s\up1(24)) H＋
eq \(□,\s\up1(25)) Mg(OH)2＋2H＋===Mg2＋＋2H2O eq \(□,\s\up1(26)) MgCl2＋6H2O↑ eq \(□,\s\up1(27)) 氯化鎂
eq \(□,\s\up1(28)) Mg＋Cl2↑ eq \(□,\s\up1(29)) eq \(□,\s\up1(30)) 失去 eq \(□,\s\up1(31)) 2 eq \(□,\s\up1(32)) 鎂離子 eq \(□,\s\up1(33)) 還原
eq \(□,\s\up1(34)) 3Mg＋N2 eq \(=====,\s\up7(點(diǎn)燃)) Mg3N2 eq \(□,\s\up1(35)) Mg＋2HCl===MgCl2＋H2↑
eq \(□,\s\up1(36)) 2Mg＋CO2 eq \(=====,\s\up7(點(diǎn)燃)) 2MgO＋C
即時(shí)自測(cè)
1．答案：(1)× (2)× (3)× (4)× (5)× (6)×
2．解析：為了使Ba2＋完全沉淀，必須加入過(guò)量的碳酸鉀溶液，過(guò)濾，除去碳酸鋇沉淀，在濾液中加入適量的硝酸，除去過(guò)量的CO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) ，即可達(dá)到目的。
答案：B
3．解析：Mg與N2反應(yīng)生成Mg3N2，Mg與熱水反應(yīng)，Mg與CO2反應(yīng)。
答案：C
4．解析：由海水中提取鎂可知，先在海水中加入熟石灰，使Mg2＋變成Mg(OH)2沉淀，過(guò)濾得到Mg(OH)2，然后再加鹽酸溶解、濃縮結(jié)晶，在一定條件下脫水干燥，最終得到無(wú)水氯化鎂。
答案：D
5．解析：鎂在空氣中燃燒可與CO2反應(yīng)生成C和MgO，與O2反應(yīng)生成MgO，與N2反應(yīng)生成Mg3N2。
答案：C
核心素養(yǎng)
例1 【解析】開(kāi)始時(shí)要先過(guò)濾，使不溶性泥沙與可溶性物質(zhì)分開(kāi)。除Ca2＋用CO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) ，除Mg2＋用OH－，除SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) 用Ba2＋；為將雜質(zhì)離子全部除去，加入的沉淀劑必須是過(guò)量的，這樣就引入了新的雜質(zhì)離子，必須考慮在后面操作中除去。方案很多，但有一個(gè)基本思路：CO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) 要在Ba2＋后面加入，最后加入過(guò)量鹽酸，加熱蒸發(fā)。故D項(xiàng)正確。
【答案】 D
提升1 解析：當(dāng)有多種雜質(zhì)共存時(shí)，應(yīng)認(rèn)真分析。要使雜質(zhì)一一除去，必須考慮到所加試劑是過(guò)量的，而且過(guò)量的試劑在后面步驟中必須能除去，要除去Mg2＋，可用含OH－的試劑，除SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) 可用含Ba2＋的試劑，故先加入Ba(OH)2。加入的過(guò)量Ba(OH)2中的Ba2＋可用K2CO3除去，過(guò)量Ba(OH)2中的OH－，以及過(guò)量K2CO3中的CO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) ，可用稀鹽酸除去，最后加熱者沸可除去HCl。
答案：(1)Ba(OH)2 K2CO3 HCl
(2)①除盡Mg2＋和SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) ②除盡過(guò)量的Ba2＋ ③使HCl揮發(fā)
(3)過(guò)濾蒸發(fā)
例2 【答案】 (1)蒸發(fā)皿玻璃棒
(2)生成的Cl2要回收利用
(3)不同意 MgO熔點(diǎn)高，熔化消耗大量能量
提升2 答案：B
學(xué)考評(píng)價(jià)
1．解析：①KOH與氯化鐵反應(yīng)生成沉淀和KCl，引入新雜質(zhì)KCl，不能除雜，故不選；②Fe與硫酸銅反應(yīng)生成硫酸亞鐵和Cu，反應(yīng)后過(guò)濾可分離，故選；③二氧化碳與NaOH反應(yīng)，而氫氣不能，選NaOH溶液、洗氣可分離，故選；④碳酸鈣不溶于水，硝酸鈉溶于水，則溶解后，過(guò)濾、蒸發(fā)可分離，故選；故選B。
答案：B
2．解析：食鹽溶解即可，不能加水太多，若水太多，蒸發(fā)需要的時(shí)間太長(zhǎng)，故A錯(cuò)誤；蒸發(fā)到剩余少量液體時(shí)，停止加熱，利用余熱將液體蒸干，故B正確；“氯堿工業(yè)”不是電解熔融NaCl，而是電解飽和食鹽水，故C錯(cuò)誤；碳酸鈉一定在氯化鋇之后，可除去過(guò)量的鋇離子，則除去粗鹽中的Ca2＋、Mg2＋、SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) ，可依次向溶液中加入足量的氫氧化鈉溶液、氯化鋇溶液、碳酸鈉溶液、稀鹽酸，故D正確；故選BD。
答案：BD
3．解析：原料來(lái)源豐富是此法的優(yōu)點(diǎn)之一，A正確；(1)、(2)、(3)步的目的是從海水中提取MgCl2以便用于第(4)步的電解，B正確；電解MgCl2生成鎂和氯氣，C正確；此過(guò)程中無(wú)置換反應(yīng)，D不正確。
答案：D
4．解析：(2)由于蒸發(fā)濃縮海水需要加熱，從而消耗大量的能源，所以方案一更合理。(3)氫氧化鎂轉(zhuǎn)化為氯化鎂，需要將氫氧化鎂溶解在鹽酸中，反應(yīng)的離子方程式是Mg(OH)2＋2H＋===Mg2＋＋2H2O；鎂是活潑金屬，需用電解法冶煉，反應(yīng)的化學(xué)方程式是MgCl2(熔融) eq \(=====,\s\up7(通電)) Mg＋Cl2↑。
答案：(1)C (2)一加熱海水需要大量的能源，浪費(fèi)了能源，增加了生產(chǎn)成本
(3)Mg(OH)2＋2H＋===Mg2＋＋2H2O
MgCl2(熔融) eq \(=====,\s\up7(通電)) Mg＋Cl2↑
步驟
雜質(zhì)離子
加入試劑
離子方程式
1
4
5
6
2
7
8
9
3
eq \(□,\s\up1(10))
eq \(□,\s\up1(11))
eq \(□,\s\up1(12))
4
eq \(□,\s\up1(13))
eq \(□,\s\up1(14))
eq \(□,\s\up1(15))
序號(hào)
物質(zhì)
雜質(zhì)
除雜應(yīng)選用的試劑或操作方法
①
KNO3溶液
KOH
加入FeCl3溶液，并過(guò)濾
②
FeSO4溶液
CuSO4
加入過(guò)量鐵粉，并過(guò)濾
③
H2
CO2
通過(guò)盛NaOH溶液的洗氣瓶
④
NaNO3固體
CaCO3
溶解、過(guò)濾、蒸發(fā)

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