2020_2021学年高中化学专题2从海水中获得的化学物质2_4镁的提取和应用课时作业含解析苏教版必修1

2020_2021学年高中化学专题2从海水中获得的化学物质2_4镁的提取和应用课时作业含解析苏教版必修1

课时作业17　镁的提取和应用 时间：45分钟　　满分：100分 一、选择题(每小题4分，共48分)‎ ‎1．认识反应条件对化学反应的影响，对学好化学具有重要意义。下列说法正确的是(　D　)‎ A．镁在空气中或纯净氧气中燃烧的产物一定只有MgO B．钠在敞口容器中长期存放或在空气中燃烧的产物一定是Na2O2‎ C．工业上一般用电解氧化镁的方法制取金属镁 D．工业上电解熔融的氯化钠制取金属钠 解析：镁在空气中燃烧的产物有氧化镁、氮化镁和碳，A错误；钠在空气中长期放置，产物是碳酸钠，B错误；由于氧化镁熔点特别高，所以工业上电解熔融氯化镁制取金属镁。‎ ‎2．下列关于镁和钠的比较，结论正确的是(　A　)‎ A．铝镁合金的硬度较大，钠钾合金的硬度较小 B．因为钠的金属性比镁要强，所以钠的熔点比镁要高 C．镁能置换硫酸铜溶液中的铜，钠也能置换硫酸铜溶液中的铜 D．在空气中都能被点燃，生成的产物都是氧化物，氧在产物中的化合价都是－2‎ 解析：钠钾合金在常温时能呈液态，故A正确；钠的熔点比镁的低，故B项错误；钠不能置换CuSO4溶液中的铜，钠先与H2O反应，故C项错误；在空气中点燃Na和Mg产物分别是Na2O2和MgO、Mg3N2，其中Na2O2为过氧化物，氧的化合价为－1价，故D项错误。‎ ‎3．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加熟石灰；③加盐酸；④过滤；⑤蒸发结晶。其先后顺序正确的是(　D　)‎ A．②④⑤③① 　　　　　　　 B．③②④①⑤‎ C．③④②⑤① 　　　　　　　 D．②④③⑤①‎ 解析： ‎4．1.0 g镁在氧气中燃烧后固体质量增加0.67 g，但在空气中燃烧后固体质量的增加量小于0.67 g，其原因是(　D　)‎ A．镁在空气中燃烧不完全 7‎ B．在空气中部分镁与CO2反应 C．在空气中部分镁与水蒸气反应 D．在空气中部分镁与N2反应 解析：Mg在空气中燃烧，除与O2反应生成MgO外，主要还发生反应：3Mg＋N2Mg3N2，导致固体质量的增加量减少。‎ ‎5．等质量的镁分别在CO2、O2中燃烧，下列有关说法正确的是(　A　)‎ A．在CO2中燃烧时所得固体产物的质量较大 B．在O2中燃烧时所得固体产物的质量较大 C．两个反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比都是21‎ D．两个反应中氧元素均被还原 解析：Mg在CO2中燃烧时生成MgO和C，在O2中燃烧时只生成MgO，故Mg在CO2中燃烧时所得固体产物的质量较大，A项正确，B项错误；两个反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比都是12，C项错误；Mg在CO2中燃烧时，CO2中的氧元素没有被还原，D项错误。‎ ‎6．下列说法不正确的是(　D　)‎ A．通过电解熔融的无水MgCl2可以制得金属镁 B．镁条在空气中燃烧所得的固体物质是混合物 C．氧化镁是优质的耐火材料 D．金属镁质地柔软，不适宜制作高强度的合金材料 解析：金属镁密度小，但含镁5%～30%的镁铝合金不仅质轻，而且比纯铝更坚硬，强度更大，又容易加工，被广泛应用于飞机工业。‎ ‎7．一定量的Mg和MgO的混合物投入100 mL、2 mol·L－1的稀盐酸中完全溶解后，再向反应后的溶液中加入4 mol·L－1的NaOH溶液，要使Mg元素全部沉淀出来，所加入的NaOH溶液的体积最少是(　B　)‎ A．100 mL B. 50 mL C. 25 mL D．由于Mg、MgO的质量未知，无法判断 解析：Mg元素全部沉淀后，溶液中只有NaCl，其中Na＋全部来自于NaOH溶液，其中Cl－全部来自于稀HCl，且有n(NaOH)＝n(HCl)＝0.100 L×2 mol·L－1＝0.2 mol＝c(NaOH)·V(NaOH)，所以V(NaOH)＝＝0.05 L＝50 mL。‎ ‎8．(双选)下列说法错误的是(　CD　)‎ A．MgO中Mg2＋与O2－电子层结构相同 B．MgCl2溶液在适宜条件下结晶生成MgCl2·6H2O 7‎ C．热稳定性MgCl2·6H2O比MgCl2强 D．工业上电解MgCl2溶液制取Mg 解析：如下图所示，Mg2＋与O2－电子层结构相同。由从海水中提取镁的知识可知，MgCl2溶液在适宜条件下结晶生成MgCl2·6H2O。MgCl2·6H2O在一定条件下加热脱水生成MgCl2，则热稳定性MgCl2·6H2O比MgCl2弱。工业上用电解法制取镁，电解的是熔融的MgCl2而不是MgCl2溶液。‎ ‎9．0.1 mol某元素的单质直接与氯气反应后，质量增加了7.1 g，这种元素是(　B　)‎ A．Na 　　　　　　　 B．Mg C．Fe 　　　　　　　 D．K 解析：0.1 mol～7.1 g，即1 mol～71 g，由M(Cl2)＝71 g·mol－1推知金属必须为二价金属。‎ ‎10．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(　B　)‎ A．氯化钠 　　　　　　　 B．金属钠 C．碳酸钠 　　　　　　　 D．氢氧化钠 解析：2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑，‎ MgCl2＋2NaOH===Mg(OH)2↓＋2NaCl。‎ ‎11．由锌、铁、铝、镁4种金属中的两种组成的混合物10 g，与足量的盐酸反应产生的H2在标准状况下为11.2 L，则混合物中一定含有的金属是(　C　)‎ A．锌 　　　　　　　 B．铁 C．铝 　　　　　　　 D．镁 解析：本题可用极值法求解。锌、铁、铝、镁各为10 g，与足量的盐酸反应生成的H2分别是3.4 L、4 L、12.4 L、9.3 L，生成的气体有大于11.2 L的和小于11.2 L的，而大于11.2 L的只有Al，所以必定有铝。‎ ‎12．某研究性学习小组为了探索镁粉与溴水反应的机理，做了如下四组实验：‎ ‎①将镁粉投入冷水中，未见任何现象；‎ ‎②将镁粉放入溴水中，观察到只是开始时产生极少量的气泡，但溴水的颜色逐渐褪去；‎ ‎③将镁粉放入液溴中，未观察到任何明显现象；‎ ‎④向含足量镁粉的液溴中滴加几滴水，观察到溴的红棕色很快褪去。‎ 则下列关于镁与溴水的反应机理的论述中正确的是(　D　)‎ 7‎ A．镁粉只直接与溴水中的溴反应 B．镁粉只与溴水中的酸反应 C．产生极少量的气泡是由于镁粉与水发生了反应 D．镁粉在水的催化作用下与溴发生反应 解析：由①知镁和水常温下不反应；由②知镁和溴水反应时，有少量镁和氢溴酸反应，大量镁和溴反应，而且反应很快；由③知镁和纯溴常温下不反应；由④知少量水是镁和溴反应的催化剂。‎ 二、非选择题(共52分)‎ ‎13．(8分)在如图所示的转化关系中，A、B、C为单质，其余方框内的物质均为化合物，B、X、N在常温下均为气体，C为黑色固体，D为白色沉淀，A、Y、Z、M、D中含有同一种元素(框图中某些生成物已经略去)。‎ 已知：Mg3N2＋6H2O===3Mg(OH)2↓＋2NH3↑。‎ 请填写下列空白。‎ ‎(1)写出下列有关化学方程式：‎ ‎①2Mg＋CO22MgO＋C；‎ ‎②3Mg＋N2Mg3N2；‎ ‎④Mg(OH)2MgO＋H2O。‎ ‎(2)试拟定工业上由Y制取单质A的反应原理：MgO＋2HCl===MgCl2＋H2O、MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑(用化学方程式表示)。‎ 解析：根据图中转化关系和D为白色沉淀、N为气体，可知Z为Mg3N2，A为Mg，B为N2，C为C，D为Mg(OH)2，M为MgCl2，Y为MgO。‎ 7‎ ‎14．(16分)镁是一种活泼的金属，可以在CO2中燃烧生成MgO和C(2Mg＋CO22MgO＋C)，海水中镁含量很大，世界上生产的镁60%来自海水。海水提镁，需要在海水中加碱[Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓]，然后沉淀分离后转化为氯化镁[Mg(OH)2＋2H＋===Mg2＋＋2H2O]，最后电解得到金属镁[MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑]。试根据你已有的知识，回答下列问题：‎ ‎(1)请用图示表示工业上用海水提炼镁的主要工序海水氢氧化镁氯化镁镁。‎ ‎(2)若金属镁的提取都是利用电解氯化镁来进行的。请写出电解氯化镁的化学方程式MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑，在电解过程中还原剂是MgCl2，氧化产物是Cl2。‎ ‎(3)若用电解制得的镁来制镁粉，可将镁加热变成蒸气，然后冷却得到镁粉，这个过程能在空气中进行吗？不能原因是什么？镁可以被氧气氧化(写出一种即可)；现有气体：二氧化碳、氢气、氩气、氮气、氧气，可以选择的气体是氢气、氩气。‎ 解析：由于镁在海水中主要以MgCl2、MgSO4的形式存在，因此要将镁提炼出来，首先需要将其沉淀，然后转化为MgCl2溶液，浓缩，最后电解熔融的MgCl2。在反应MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑中，氧化剂和还原剂都是MgCl2，氯元素的化合价升高，得到氧化产物Cl2；将镁加热为蒸气，冷却过程中绝对不能与O2、N2、CO2接触，因为镁可以与它们发生反应，故在以上气体中，只能选择氢气和氩气。‎ ‎15．(14分)现拟在实验室里利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＋H2O(g)MgO＋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)。‎ 7‎ 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)及其目的分别为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)连接并检查实验装置的气密性。实验开始时，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)j→h→g→d→c→k→l(或l→k)→a→b(或b→a)。‎ ‎(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？制得的氮化镁不纯，原因是A装置没有排完空气，加热时空气中的氧气、CO2、水蒸气等与镁反应。‎ ‎(4)请设计一个实验，验证产物是氮化镁：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，如果能够看到湿润的红色石蕊试纸变蓝，则说明产物是氮化镁。‎ 解析：本实验的目的是在实验室里利用空气和镁粉为原料制取少量氮化镁(Mg3N2)，氧气、二氧化碳和水都能与镁反应，所以在把氮气通入A之前要除去空气中的氧气、二氧化碳和水蒸气，除去氧气要用装置F，除去二氧化碳要用装置D，除去水蒸气要用装置B，并且除去的先后顺序为：二氧化碳、水蒸气、氧气。‎ ‎16．(14分)海水中有非常丰富的化学资源，从海水中可提取多种化工原料，下图是某工厂对海水资源综合利用的示意图。‎ 7‎ 试回答下列问题。‎ ‎(1)粗盐中含有：Ca2＋、Mg2＋、SO等杂质，精制后可得饱和NaCl溶液，精制时通常在溶液中依次加入过量的BaCl2溶液、过量的NaOH溶液和过量的Na2CO3溶液，过滤后向滤液中加入盐酸至溶液呈中性。请写出加入盐酸后可能发生的化学反应的离子方程式：H＋＋OH－===H2O,2H＋＋CO===H2O＋CO2↑。‎ ‎(2)海水提取食盐后的母液中有K＋、Na＋、Mg2＋等阳离子。从离子反应的角度思考，在溶液中加入石灰乳起什么作用？提取母液中Mg2＋。‎ ‎(3)海水中的镁元素处于游离态还是化合态？从海水中提取氯化镁的反应是不是氧化还原反应？用电解法冶炼金属镁的反应是不是氧化还原反应？为什么？‎ 答案：化合态。不是氧化还原反应，因为反应过程中所有元素的化合价都没有变化。是氧化还原反应，因为镁元素、氯元素的化合价发生了变化。‎ 解析：本题给出了从海水中提取镁和食盐的流程图，以此为信息考查离子反应和氧化还原反应。除杂要注意顺序，并且不能带入新的杂质。粗盐经一系列提纯后，滤液中仍有OH－、CO，需加盐酸除去。提取镁时加入Ca(OH)2使Mg2＋转化为Mg(OH)2便于提取。‎ 7‎