Question

【題目】鎂是初中化學(xué)中常見的一種金屬。小莫同學(xué)欲探究鎂的制備方法及鎂的一些化學(xué)性質(zhì)。

一、目前世界上60%的鎂是從海水提取的。海水提鎂的主要流程如下：

提示：①M(fèi)gCl2晶體的化學(xué)式為MgCl26H2O；

②MgO的熔點為2852℃，無水MgCl2的熔點為714℃．

（1）操作①的名稱是 ___________

（2）試劑X的名稱_____________

（3）用氯化鎂電解生產(chǎn)金屬鎂的化學(xué)方程式為：___________________

（4）工業(yè)上是將氫氧化鎂轉(zhuǎn)變?yōu)槁然�鎂，再電解熔融氯化鎂來制取鎂單質(zhì)；而不采用加熱Mg（OH）2得到MgO，再電解熔融MgO的方法制金屬鎂，其原因是_____________________

二、小莫同學(xué)用上述制得的鎂與稀鹽酸反應(yīng)。

將打磨后的鎂條放入鹽酸中，觀察到有灰白色沉淀生成的“異�！爆F(xiàn)象，引起了他的興趣并進(jìn)行了以下探究；

（初步探究）出現(xiàn)灰白色沉淀是否為偶然現(xiàn)象

（實驗Ⅰ）向4份相同體積與濃度的稀鹽酸中加入一定長度的鎂帶，現(xiàn)象如下：

實驗組別	A	B	C	D
鎂帶長度	1cm	3cm	3cm	4cm
沉淀量	無沉淀生成	少量沉淀	沉淀較多	沉淀很多

（實驗結(jié)論）并非偶然，據(jù)表分析，________________是實驗出現(xiàn)“異�！钡闹饕�因素；

（再次探究）該沉淀的成分

（猜想假設(shè)）猜想1：Mg；猜想2：MgCl2

（實驗Ⅱ）

序號	實驗操作	實驗現(xiàn)象	實驗結(jié)論
①	取1g樣品，加入足量________，振蕩	未見氣泡	猜想1錯誤
②	取1g樣品，加入5mL蒸餾水，振蕩	沉淀未見溶解	猜想2錯誤
③	取1gMgCl2固體，加5mL蒸餾水，振蕩	固體全部溶解

（交流討論）

（1）莫凡同學(xué)做出猜想1的依據(jù)是他認(rèn)為反應(yīng)物Mg過量，做出猜想2的依據(jù)是他認(rèn)為生成物MgCl2 _________________________；

（2）從實驗設(shè)計的角度講，實驗③的作用是_______________；

（深入探究）該沉淀的物質(zhì)的組成

（查閱資料）

灰白色沉淀的成分為堿式氯化鎂，它存在多種組成，化學(xué)式可表示為Mgx(OH)yClxnH2O，它受熱分解可以產(chǎn)生氧化鎂，氯化氫和水；

（實驗Ⅲ）

洗去沉淀表面雜質(zhì)并室溫晾干，取其7.07g，用如圖裝置（夾持儀器未畫出）按照正確的操作步驟進(jìn)行實驗，待反應(yīng)停止后，測得硬質(zhì)玻璃管中剩余固體質(zhì)量為4.00g，裝置B的質(zhì)量增加了2.34g；

（問題討論）

（1）反應(yīng)停止后，應(yīng)繼續(xù)通入氮?dú)庖欢螘r間，目的_______________________________；

（2）該沉淀中鎂、氯離子個數(shù)比n(Mg2+) : n(Cl-) =______________；（寫出計算步驟）

（3）若該沉淀Mgx(OH)yClxnH2O中，n=5，則x、y、z的比值為____________。

Answer 1

【答案】過濾 鹽酸 MgCl2Mg+Cl2↑ 氧化鎂熔點高，熔融時耗費(fèi)大量的能量而增加成本 鎂帶長度 鹽酸 在溶液中飽和而析出 對比 使反應(yīng)生成的氣體全部被后續(xù)裝置吸收 5:1（詳見解析） 10：18：2

【解析】

一、

（1）分離不溶于水的固體和液體，可用過濾的方法，從沉淀池中得到氫氧化鎂用過濾的方法。操作①的名稱是過濾；

（2）從氫氧化鎂到氯化鎂，氫氧化鎂和鹽酸反應(yīng)得到氯化鎂和水，試劑X的名稱鹽酸；

（3）氯化鎂電解生成金屬鎂和氯氣，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：MgCl2Mg+Cl2↑；

（4）根據(jù)“MgO的熔點為2852℃，無水MgCl2的熔點為714℃”可知，工業(yè)上是將氫氧化鎂轉(zhuǎn)變?yōu)槁然�鎂，再電解熔融氯化鎂來制取鎂單質(zhì)；而不采用加熱Mg（OH）2得到MgO，再電解熔融MgO的方法制金屬鎂，其原因是氧化鎂熔點高，熔融時耗費(fèi)大量的能量而增加成本；

二、

實驗結(jié)論：根據(jù)表各提供的信息可以看出，鎂帶長短是實驗出現(xiàn)“異�！钡闹饕�因素；

實驗Ⅱ：

鎂與鹽酸反應(yīng)生成氯化鎂和氫氣。若猜想1錯誤，說明加入的酸不與樣品反應(yīng)產(chǎn)生，實驗室①可以加入足量的稀鹽酸；

交流討論：

（1）作出猜想2的依據(jù)是他認(rèn)為生成物MgCl2 在溶液中飽和而析出；

（2）實驗③是檢驗1g氯化鎂在5mL的水中是否完全溶解，其的作用是進(jìn)行實驗對比；

問題討論：

（1）濃硫酸能吸水，硝酸銀溶液能吸收氯化氫氣體，故反應(yīng)停止后，應(yīng)繼續(xù)通入N2一段時間，目的是使反應(yīng)生成的氣體全部被后續(xù)裝置吸收；

（2）根據(jù)題中的“查閱資料”可知，堿式氯化鎂受熱分解可以產(chǎn)生氧化鎂，氯化氫和水。硬質(zhì)玻璃管中剩余固體質(zhì)量為4.00g，該固體為氧化鎂，鎂元素的質(zhì)量為：；裝置B的質(zhì)量增加了2.34g，是反應(yīng)生成的水質(zhì)量；根據(jù)質(zhì)量守恒定律可知，C裝置增加的質(zhì)量=7.07g-4.00g-2.34g=0.73g，是反應(yīng)生成氯化氫的質(zhì)量，氯元素的質(zhì)量=，該沉淀中，鎂、氯的離子個數(shù)比n（Mg2+）：n（Cl-）=；

（3）生成物中氧化鎂、氯化氫和水分子的個數(shù)比為：，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Mgx（OH）yClznH2 O10MgO+2HCl↑+13H2O。若沉淀Mgx（OH）yClznH2O中，n=5，氫原子的總數(shù)為28，故y=18，z=2，x=10則x、y、z的數(shù)值依次為10、18、2。