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、

Na

2CO

3

”，工业上利用电解饱和食盐水得NaOH和H

2

、Cl

2

，H

2

和Cl

2

又可制备盐酸；工业上又可

利用NaCl、CO

2、NH

3

来生成Na

2

CO

3

，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BaCl

2溶液，除去SO2－

4

；

(2)加入过量NaOH溶液，除去Mg2＋；

(3)加入过量Na

2CO

3

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)Na

2CO

3

NaOH BaCl

2

(2)ⅢⅠ

(3)CO2－

3＋2H＋===CO

2

↑＋H

2

O

(4)Cl

2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H

2

O

解析由溶解性知，除Ca2＋应选用CO2－

3，使之生成CaCO

3

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BaSO

4

沉淀除去。精制过程中不能

引入新的杂质离子，所以应选用Na

2CO

3

、NaOH、BaCl

2

，且Na

2

CO

3

必须加在BaCl

2

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。Cl

2

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(CaCO

3)――→

煅烧

CaO――→

H

2

O

Ca(OH)

2

――→

Mg2＋

Mg(OH)

2

，

为什么不直接用贝壳和Mg2＋反应制备MgCO

3

呢？

提示：Mg(OH)

2的溶解性小于Ca(OH)

2

，而MgCO

3

的溶解性大于CaCO

3

，根据复分解反应发生

的条件，MgCl

2不能与CaCO

3

反应，但MgCl

2

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