Question

某些鎂的合金，密度不足鋼鐵的

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，卻有剛鐵的強度，是制造汽車、飛機、火箭的重要材料；鎂在制取高強度的輕合金中也有重要的地位．目前世界上60%的鎂是從海水中提取的．
【相關資料】
①海水中鎂離子（Mg²⁺）的濃度為1.28g/L；   
②海水曬鹽后得到的母液（又稱為鹵水）中含有MgCl₂、KCl等物質；  
③Mg（OH）₂受熱會分解為MgO和H₂O；  
④MgCl₂的熔點為714℃，熔融的氯化鎂通入直流電后，會分解產生鎂．
【問題討論】
（1）海水中已有氯化鎂，為什么人們要通過以上流程獲得氯化鎂？

 

．
（2）反應①中得到Mg（OH）₂的化學方程式為

 

．
（3）為了使海水中的Mg²⁺全部轉化為沉淀，加入的石灰乳應該過量，則判斷加入的石灰乳過量的方法是

 

（寫出操作、現象和結論）．
（4）“方法一”由MgCl₂制Mg所發生的能量轉化為：

 

能轉化為

 

能；此反應需要在特殊的真空環境下進行，這樣做的目的是

 

．
（5）反應③中得到Mg的化學方程式為

 

．
（6）從海水中獲得的粗鹽中含有的SO₄^2-、Ca²⁺、Mg²⁺等雜質，為獲得精鹽，設計了如下操作：
①溶解；②加過量的Na₂CO₃溶液； ③加過量的BaCl₂溶液；④加適量的鹽酸；⑤加過量NaOH溶液；⑥蒸發結晶；⑦過濾．正確的操作順序是

 

（用序號填一種合理組合）．
【組成確定】
（1）取一定質量的“方法一”制得的鎂樣品，用蒸餾水浸泡片刻，取上層清液，加入

 

溶液，若無沉淀產生，則樣品中不含MgCl₂；
（2）另取一定質量的“方法二”制得的鎂樣品，加入足量稀鹽酸，充分攪拌、過濾，得少量的黑色殘渣．將該黑色殘渣在氧氣中充分灼燒，將產生的氣體通入澄清石灰水中，石灰水渾濁．由上述實驗可確定該鎂樣品含有雜質

 

（寫化學式）．
【含量測試】
為了測定“方法二”制得的鎂樣品中鎂的含量，利用該樣品與硫酸溶液反應，進行了三次實驗，所得相關的實驗數據記錄如下（樣品中的雜質不反應）：

	第一次	第二次	第三次
所取樣品的質量/g	9	9	18
所用硫酸溶液質量/g	60	80	50
生成氫氣的質量/g	0.6	0.6	0.6

試利用表中的有關實驗數據，計算該鎂的樣品中鎂的質量分數（寫出計算過程）．

Answer 1

分析：【問題討論】
（1）經過①、②兩個步驟是將海水中的鎂離子提取出來，富集鎂離子；
（2）海水中的氯化鎂能和氫氧化鈣反應生成氫氧化鎂沉淀和氯化鈣；
（3）石灰乳顯堿性，要想檢驗堿液是否過量關鍵是看溶液是否顯堿性，用酚酞作指示劑檢驗即可；
（4）電解熔融氯化鎂的過程中，電能轉化為化學能；此反應需要在特殊的真空環境下進行，這樣做的目的是防止生成的鎂被空氣中氧氣氧化；
（5）根據氧化鎂和焦炭在高溫條件下生成金屬鎂和二氧化碳進行解答；
（6）根據鎂離子會與氫氧根離子和碳酸根離子生成沉淀，鈣離子會與碳酸根離子生成沉淀，硫酸根離子會與鋇離子生成沉淀，加入鹽酸可以除去過量的碳酸鈉和氫氧化鈉等進行分析；
【組成確定】
（1）根據氯化鎂能和氫氧化鈉溶液反應生成氫氧化鎂沉淀進行解答；
（2）根據黑色殘渣在氧氣中充分灼燒，將產生的氣體通入澄清石灰水中，石灰水渾濁，說明生成的氣體是二氧化碳，從而可知該鎂樣品含有雜質為焦炭進行解答；
【含量測試】根據金屬鎂和硫酸反應而焦炭不反應以及氫氣的質量從而計算該鎂的樣品中鎂的質量分數．

解答：解：【問題討論】
（1）海水或鹵水均含有氯化鎂，氯化鎂溶解在海水中，不能直接提取出來，經過①、②兩個步驟將海水中的鎂離子提取出來，得到純凈的氯化鎂，然后電解才能得到鎂；
（2）海水中的氯化鎂能和氫氧化鈣反應生成氫氧化鎂沉淀和氯化鈣，反應的化學方程式為：MgCl₂+Ca（OH）₂=CaCl₂+Mg（OH）₂↓；
（3）要想檢驗堿液是否過量關鍵是看反應后溶液是否顯堿性，用酚酞作指示劑檢驗，如果酚酞變紅則堿液過量；
（4）電解熔融氯化鎂的過程中，電能轉化為化學能；此反應需要在特殊的真空環境下進行，這樣做的目的是防止生成的鎂被空氣中氧氣氧化；
（5）氧化鎂和焦炭在高溫條件下生成金屬鎂和二氧化碳，化學方程式為2MgO+C

高溫  .

2Mg+CO₂↑；
（6）先將粗鹽①溶解；⑤加過量NaOH溶液除去鎂離子；③加過量的BaCl₂溶液除去硫酸根離子；②加過量的Na₂CO₃溶液加入適量的碳酸鈉可以除去鈣離子和反應剩余的氯化鋇；⑦過濾除去沉淀和泥沙；④加適量的鹽酸加入適量的鹽酸可以除去反應剩余的氫氧化鈉和碳酸鈉；⑥蒸發結晶得到精鹽，所以正確的操作順序是①⑤③②⑦④⑥；
【組成確定】
（1）氯化鎂能和氫氧化鈉溶液反應生成氫氧化鎂沉淀，所以取一定質量的“方法一”制得的鎂樣品，用蒸餾水浸泡片刻，取上層清液，加入氫氧化鈉溶液，若無沉淀產生，則樣品中不含MgCl₂；
（2）黑色殘渣在氧氣中充分灼燒，將產生的氣體通入澄清石灰水中，石灰水渾濁，說明生成的氣體是二氧化碳，從而可知該鎂樣品含有雜質為焦炭，化學式為C；
【含量測試】9g樣品中生成氫氣的質量為0.6g，設樣品中金屬鎂的質量為x．
Mg+H₂SO₄=MgSO₄+H₂↑
24             2
x              0.6g

24

x

=

2

0.6g

x=7.2g
該鎂的樣品中鎂的質量分數=

7.2g

9g

×100%=80%
答：該鎂的樣品中鎂的質量分數為80%．
故答案為：【問題討論】
（1）富集MgCl₂，得出純凈的MgCl₂；（2）MgCl₂+Ca（OH）₂=CaCl₂+Mg（OH）₂↓；（3）向反應后物質中滴加無色酚酞試液，無色酚酞試液變紅色，說明石灰乳過量；（4）電；化學；防止生成的鎂被空氣中氧氣氧化；（5）2MgO+C

高溫  .

2Mg+CO₂↑；（6）①⑤③②⑦④⑥；
【組成確定】
（1）氫氧化鈉；（2）C；
【含量測試】
80%．

點評：解答本題要掌握化學方程式的書寫方法和從海水中提煉金屬鎂的過程，一定要按照步驟規范準確的書寫化學方程式．