Question

某些鎂的合金，密度不足鋼鐵的

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，卻有剛鐵的強(qiáng)度，是制造汽車、飛機(jī)、火箭的重要材料；鎂在制取高強(qiáng)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(guān)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(zhì)；  
③Mg（OH）₂受熱會(huì)分解為MgO和H₂O；  
④MgCl₂的熔點(diǎn)為714℃，熔融的氯化鎂通入直流電后，會(huì)分解產(chǎn)生鎂．
【問(wèn)題討論】
（1）海水中已有氯化鎂，為什么人們要通過(guò)以上流程獲得氯化鎂？

 

．
（2）反應(yīng)①中得到Mg（OH）₂的化學(xué)方程式為

 

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

 

（寫出操作、現(xiàn)象和結(jié)論）．
（4）“方法一”由MgCl₂制Mg所發(fā)生的能量轉(zhuǎn)化為：

 

能轉(zhuǎn)化為

 

能；此反應(yīng)需要在特殊的真空環(huán)境下進(jìn)行，這樣做的目的是

 

．
（5）反應(yīng)③中得到Mg的化學(xué)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(zhì)，為獲得精鹽，設(shè)計(jì)了如下操作：
①溶解；②加過(guò)量的Na₂CO₃溶液； ③加過(guò)量的BaCl₂溶液；④加適量的鹽酸；⑤加過(guò)量NaOH溶液；⑥蒸發(fā)結(jié)晶；⑦過(guò)濾．正確的操作順序是

 

（用序號(hào)填一種合理組合）．
【組成確定】
（1）取一定質(zhì)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(wú)沉淀產(chǎn)生，則樣品中不含MgCl₂；
（2）另取一定質(zhì)量的“方法二”制得的鎂樣品，加入足量稀鹽酸，充分?jǐn)嚢�、過(guò)濾，得少量的黑色殘?jiān)�．將該黑色殘�(jiān)�在氧氣中充分灼燒，將產(chǎn)生的氣體通入澄清石灰水中，石灰水渾濁．由上述實(shí)驗(yàn)可確定該鎂樣品含有雜質(zhì)

 

（寫化學(xué)式）．
【含量測(cè)試】
為了測(cè)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(yīng)，進(jìn)行了三次實(shí)驗(yàn)，所得相關(guān)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄如下（樣品中的雜質(zhì)不反應(yīng)）：

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

試?yán)�用表中的有關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，計(jì)算該鎂的樣品中鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（寫出計(jì)算過(guò)程）．

Answer 1

分析：【問(wèn)題討論】
（1）經(jīng)過(guò)①、②兩個(gè)步驟是將海水中的鎂離子提取出來(lái)，富集鎂離子；
（2）海水中的氯化鎂能和氫氧化鈣反應(yīng)生成氫氧化鎂沉淀和氯化鈣；
（3）石灰乳顯堿性，要想檢驗(yàn)堿液是否過(guò)量關(guān)鍵是看溶液是否顯堿性，用酚酞作指示劑檢驗(yàn)即可；
（4）電解熔融氯化鎂的過(guò)程中，電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能；此反應(yīng)需要在特殊的真空環(huán)境下進(jìn)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(jù)氧化鎂和焦炭在高溫條件下生成金屬鎂和二氧化碳進(jìn)行解答；
（6）根據(jù)鎂離子會(huì)與氫氧根離子和碳酸根離子生成沉淀，鈣離子會(huì)與碳酸根離子生成沉淀，硫酸根離子會(huì)與鋇離子生成沉淀，加入鹽酸可以除去過(guò)量的碳酸鈉和氫氧化鈉等進(jìn)行分析；
【組成確定】
（1）根據(jù)氯化鎂能和氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成氫氧化鎂沉淀進(jìn)行解答；
（2）根據(jù)黑色殘?jiān)�在氧氣中充分灼燒，將產(chǎn)生的氣體通入澄清石灰水中，石灰水渾濁，說(shuō)明生成的氣體是二氧化碳，從而可知該鎂樣品含有雜質(zhì)為焦炭進(jìn)行解答；
【含量測(cè)試】根據(jù)金屬鎂和硫酸反應(yīng)而焦炭不反應(yīng)以及氫氣的質(zhì)量從而計(jì)算該鎂的樣品中鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

解答：解：【問(wèn)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(lái)，經(jīng)過(guò)①、②兩個(gè)步驟將海水中的鎂離子提取出來(lái)，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(yīng)生成氫氧化鎂沉淀和氯化鈣，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：MgCl₂+Ca（OH）₂=CaCl₂+Mg（OH）₂↓；
（3）要想檢驗(yàn)堿液是否過(guò)量關(guān)鍵是看反應(yīng)后溶液是否顯堿性，用酚酞作指示劑檢驗(yàn)，如果酚酞變紅則堿液過(guò)量；
（4）電解熔融氯化鎂的過(guò)程中，電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能；此反應(yīng)需要在特殊的真空環(huán)境下進(jìn)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(xué)方程式為2MgO+C

高溫  .

2Mg+CO₂↑；
（6）先將粗鹽①溶解；⑤加過(guò)量NaOH溶液除去鎂離子；③加過(guò)量的BaCl₂溶液除去硫酸根離子；②加過(guò)量的Na₂CO₃溶液加入適量的碳酸鈉可以除去鈣離子和反應(yīng)剩余的氯化鋇；⑦過(guò)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(yīng)剩余的氫氧化鈉和碳酸鈉；⑥蒸發(fā)結(jié)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(yīng)生成氫氧化鎂沉淀，所以取一定質(zhì)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(wú)沉淀產(chǎn)生，則樣品中不含MgCl₂；
（2）黑色殘?jiān)�在氧氣中充分灼燒，將產(chǎn)生的氣體通入澄清石灰水中，石灰水渾濁，說(shuō)明生成的氣體是二氧化碳，從而可知該鎂樣品含有雜質(zhì)為焦炭，化學(xué)式為C；
【含量測(cè)試】9g樣品中生成氫氣的質(zhì)量為0.6g，設(shè)樣品中金屬鎂的質(zhì)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(zhì)量分?jǐn)?shù)=

7.2g

9g

×100%=80%
答：該鎂的樣品中鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為80%．
故答案為：【問(wèn)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(yīng)后物質(zhì)中滴加無(wú)色酚酞試液，無(wú)色酚酞試液變紅色，說(shuō)明石灰乳過(guò)量；（4）電；化學(xué)；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(cè)試】
80%．

點(diǎn)評(píng)：解答本題要掌握化學(xué)方程式的書寫方法和從海水中提煉金屬鎂的過(guò)程，一定要按照步驟規(guī)范準(zhǔn)確的書寫化學(xué)方程式．