Mg及其化合物的性质和海水中提取镁的工艺流程
一、选择题：每小题只有一个选项符合题意。
1．下列有关金属的工业制法中，正确的是( )
A．制钠：以海水为原料制得精盐，再电解纯净的NaCl溶液
B．制铁：以铁矿石为原料，CO还原得铁
C．制镁：以海水为原料，经一系列过程制得氧化镁固体，H2还原得镁
D．制铝：从铝土矿中获得氧化铝再得到氯化铝固体，电解熔融的氯化铝得到铝
2．某同学将光亮的镁条放入盛有NH4Cl溶液的试管中，有大量气泡产生。为探究该反应原理，该同学做了以下实验并观察到相关现象，由此得出的结论不合理的是( )
选项 实验及现象 将湿润的红色石蕊试纸放在试管口，试纸变结论 A 蓝 B C 收集产生的气体并点燃，火焰呈淡蓝色 收集气体的同时测得溶液的pH为8.6 将光亮的镁条放入pH为8.6的NaOH溶液D 中有气泡产生 反应中有NH3产生 反应中有H2产生 弱碱性溶液中Mg也可被氧化 弱碱性溶液中OH－氧化了Mg 3．某同学通过系列实验探究Mg及其化合物的性质，操作正确且能达到目的的是( )
1
A．将水加入浓硫酸中得到稀硫酸，置镁条于其中探究Mg的活泼性
B．将NaOH溶液缓慢滴入MgSO4溶液中，观察Mg(OH)2沉淀的生成
C．将Mg(OH)2浊液直接倒入已装好滤纸的漏斗中过滤，洗涤并收集沉淀
D．将镁蒸气在氮气中冷却得到镁粉
4．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
2
二、选择题：每小题有一个或两个选项符合题意。
5．海水综合利用要符合可持续发展的原则，其联合工业体系(部分)如图所示，下列说法错误的是( )
A．①中可采用蒸馏法
B．②中可通过电解氯化镁溶液制金属镁
C．③中提取溴只须蒸馏即可
D．④的产品可生产盐酸、漂白液等
6．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，观察到的只是开始时产生极少量的气泡，但溴水的颜色会逐渐褪去；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( )
3
A．镁粉与液溴反应
B．镁粉在水的催化下与溴发生反应
C．产生极少量的气泡是由于镁粉与水反应得到的
D．镁粉只与溴水中的酸反应
三、非选择题
7．如图是工业利用菱镁矿MgCO3(含杂质Al2O3、FeCO3)制取镁的工艺流程。
回答有关问题：
(1)菱镁矿送入酸浸池前需要粉碎，目的是_________________。
(2)氧化池中通入氯气的目的是氧化________，工业上不选用硝酸作氧化剂的原因是______________________和____________________。
(3)沉淀混合物为________和________(填化学式)。
4
(4)利用熔融氯化镁制取金属镁，选用的方法是________(填字母)。
A．电解法 B．氧气还原法
C．碳还原法 D．分解法
8．镁及其化合物在现代工业、国防建设中有着广泛的应用。回答下列问题：
(1)单质镁在空气中燃烧的主要产物是白色的________，还生成少量的________(填化学式)。
(2)CH3MgCl是一种重要的有机合成剂，其中镁的化合价为________，CH3MgCl水解时除生成甲烷外，还生成一种碱和一种盐。写出该反应的化学方程式： _____________________________。
(3)Mg(OH)2是常用的阻燃材料。以白云石(CaCO3、MgCO3，不考虑杂质)为原料制备Mg(OH)2和CaCO3的工艺流程如下：
“煅烧”时称取27.6 g白云石，高温加热到质量不再变化，收集到的CO2为6.72 L(标准状况下)，若工艺中不考虑Ca、Mg损失，则Mg(OH)2和CaCO3的质量分别为________、________。
5
9． Mg(OH)2可用于制造防火材料。工业上，以蛇纹石为原料制备氢氧化镁的工艺流程如下：
已知：①蛇纹石的主要成分为3MgO·2SiO2·2H2O，还有少量Fe2O3、FeO、CaO和Al2O3。
②几种金属氢氧化物沉淀的pH如下：
M(OH)n 开始沉淀的pH 完全沉淀的pH Fe(OH)2 7.0 9.0 Fe(OH)3 1.9 3.2 Al(OH)3 3.4 4.7 Mg(OH)2 9.1 11.1 (1)酸A宜选择________(填字母)；加入酸A适当过量，但不宜过多，其原因是______________。
a．硝酸 b．稀硫酸
c．盐酸 d．氢碘酸
(2)试剂B可选择NaClO。用离子方程式表示加NaClO的目的：_________________________。
(3)试剂C可能是MgCO3或MgO，加入过量试剂C的目的是___________________________。
6
滤液A中含有的阳离子主要是__________(填离子符号)。
(4)向过滤Ⅱ所得滤液中加入一定量氨水，镁离子的转化率与温度的关系如图所示。写出镁离子沉淀的离子方程式： ____________。
温度高于50 ℃时，Mg2＋的转化率降低，其主要原因是______________。
(5)若滤渣B只含两种物质，且滤渣B的总物质的量为b mol；试剂C为MgO。原矿石中镁元素质量分数为a%，现有100 t这种矿石，按上述流程制备氢氧化镁，理论上制得Mg(OH)2的质量为_______kg(用含a、b的代数式表示)。
10．硼及其化合物具有重要的工业用途。某工厂生产硼砂过程中产生的固体废料，主要含有MgCO3、MgSiO3、CaMg(CO3)2、Al2O3和Fe2O3等，回收镁和其中另一种金属单质A的工艺流程如图：
7
部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH如表：
沉淀物 pH Fe(OH)3 3.2 Al(OH)3 5.2 Mg(OH)2 12.4 请回答下列问题：
(1)滤液Ⅰ中所含阴离子主要是________；可回收到的金属A的原子结构示意图为_______________________。
(2)试剂B为________；“浸出”步骤中，为提高镁的浸出率，可采取的措施有__________________________________________(要求写出两条措施)。
(3)滤液Ⅱ所含金属离子为________________，调pH时需要调多次，第一次调pH主要是为了除去______________________________。
(4)Mg(ClO3)2在农业上有广泛的用途，可用NaClO3与MgCl2制备，已知四种化合物的溶解度(S)随温度(T)的变化曲线如图所示。
8
①写出反应的化学方程式： _________________________________。
②将反应物按化学反应方程式计量数之比混合制备Mg(ClO3)2，简述可制备Mg(ClO3)2的原因： ____________________________
___________________。
答案与解析
1．B
2．D
解析：A项，能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体只有NH3；B项，由于NH4Cl溶液水解后显酸性，故产生的气体中含有H2；C项，pH＝8.6的溶液显碱性，故弱碱性溶液中Mg可被氧化；D项，溶液中有气泡产生，生成的气体是H2，是H＋将Mg氧化而不是OH－将其氧化。
3．B
9
解析：稀释浓硫酸应该是把浓硫酸慢慢注入水中，A项错误；两者反应为Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓，因此能够观察到沉淀产生，B项正确；过滤应该用玻璃棒引流，而不是直接倒入已装好滤纸的漏斗中，C项错误；氮气与镁反应生成氮化镁，得不到镁粉，D项错误。
4．B
解析：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。
5．BC
6．B
解析：由①知镁粉与水不反应，故C项错误；由③知镁粉与液溴不反应，故A项错误；由②知开始时产生极少量的气泡，溴水的颜色会逐渐褪去，镁粉与溴水中的酸反应，但主要与溴水中的溴反应，同时结合④知水在反应中作催化剂，故D项错误、B项正确。]
7．(1)提高酸浸速率
(2)Fe2＋(或FeCl2) 会产生污染性气体NOx 会引入杂质离子NO－3
(3)Al(OH)3 Fe(OH)3
(4)A
解析 (1)粉碎菱镁矿，增大反应物的接触面积，提高酸浸速率。
(2)通入Cl2是为了将Fe2＋(或FeCl2)氧化为Fe3＋(或FeCl3)，工业上不用HNO3是因为HNO3会产生污染性气体NOx，也会引入杂质离子NO－3。
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(3)氧化池中存在Al3＋、Fe3＋、H＋，所以加入MgO后与H＋反应使溶液碱性增强，Al3＋和Fe3＋转化为Al(OH)3和Fe(OH)3，故沉淀池中的沉淀为Al(OH)3和Fe(OH)3。
(4)金属镁比较活泼，一般采用电解熔融MgCl2的方法进行冶炼。
8．(1)MgO Mg3N2 (2)＋2 2CH3MgCl＋2H2O===2CH4↑＋MgCl2＋Mg(OH)2 (3)8.7 g 15 g
解析 (3)“煅烧”时称取27.6 g白云石，高温加热到质量不再变化，收集到的CO2为6.72 L(标准状况下)，则CO2的物质的量为0.3 mol。由碳原子守恒可得，n(CaCO3)＋n(MgCO3)＝0.3 mol,100 g·mol－1×n(CaCO3)＋84 g·mol－1×n(MgCO3)＝27.6 g，解得n(CaCO3)＝0.15 mol，n(MgCO3)＝0.15 mol，若工艺中不考虑Ca、Mg损失，则Mg(OH)2的质量为58 g·mol－1×0.15 mol＝8.7 g、CaCO3的质量为100 g·mol－1×0.15 mol＝15 g。
9．(1)b 加入过多酸A，消耗试剂C和氨水增多，成本增大
(2)2Fe2＋＋ClO－＋2H＋===2Fe3＋＋Cl－＋H2O
(3)使Al3＋、Fe3＋完全转化成Al(OH)3、Fe(OH)3 NH＋4
(4)Mg2＋＋2NH3·H2O===Mg(OH)2↓＋2NH＋4 温度高于50 ℃，氨水挥发和NH3·H2O分解的速率增大
1 000a3b
＋(5)58×
242 000
解析 (5)根据电荷守恒知，3MgO＋2Fe3＋＋3H2O===3Mg2＋＋2Fe(OH)3,3MgO＋2Al3＋＋3H2O===2Al(OH)3＋3Mg2＋。加入试剂C的物质的量：2n(C)＝3n(Al3＋)＋3n(Fe3＋)，n(Mg2
11
＋
)＝
3nAl3＋＋3n
2
Fe3＋
。根据镁元素质量守恒知，m[Mg(OH)2]＝(
3b2
mol＋
100×106 g×a%3b1 000a－1
)×58 g·mol＝58×(＋) kg。
24 g·mol－12 00024
－10．(1)AlO－2、OH
(2)盐酸 升温、搅拌或适当增大酸的浓度(任写两种即可)
(3)Mg2＋、Ca2＋、Fe3＋ Fe3＋
(4)①2NaClO3＋MgCl2===Mg(ClO3)2＋2NaCl↓
②在相同温度下，NaCl的溶解度较小，最先析出，Mg(ClO3)2留在溶液中，通过蒸发结晶可得
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