Question

5．金屬鎂將成為二十一世紀(jì)大有前途的綠色金屬材料．
海水中的MgCl₂$\stackrel{熟石灰}{→}$過濾Mg（OH）₂$\stackrel{蒸發(fā)、濃縮、結(jié)晶}{→}$MgCl₂•6H₂O$\stackrel{脫水}{→}$MgCl₂$\stackrel{通電}{→}$Mg
（1）占地球表面積70%的海洋是天然的鎂元素寶庫，從海水中提取鎂的流程如下：
①在實驗室進行過濾操作時需要用到玻璃棒，其作用是引流．
②電解熔融氯化鎂的過程中，電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能．
③寫出氯化鎂與熟石灰反應(yīng)的化學(xué)方程式MgCl₂+Ca（OH）₂═Mg（OH）₂↓+CaCl₂．
（2）①取兩塊大小相同的干冰，在干冰中央挖一個小穴，撒入一些鎂粉，用紅熱的鐵棒把鎂點燃，將另一塊干冰蓋上，你會看到鎂粉在干冰內(nèi)繼續(xù)燃燒，發(fā)出耀眼的白光，像冰燈一樣．已知該反應(yīng)的生成物是氧化鎂和碳．此反應(yīng)的化學(xué)方程式是2Mg+CO₂ $\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2MgO+C，此反應(yīng)屬于置換反應(yīng)（判斷基本反應(yīng)類型）．該實驗證明干冰具有在點燃條件下能與鎂反應(yīng)的性質(zhì)（答一條即可）；為驗證上述反應(yīng)所得固體中無剩余鎂，可向該固體中加入試劑得名稱為稀鹽酸，反應(yīng)的現(xiàn)象是有氣泡產(chǎn)生．
②金屬鎂在高溫下與氮氣反應(yīng)生成氮化鎂，在氮化鎂中氮元素的化合價為-3．據(jù)此寫出氮化鎂的化學(xué)式Mg₃N₂．
（3）老師每次做有關(guān)鎂的實驗時都會強調(diào)：鎂是一種銀白色有金屬光澤的金屬．但拿出的鎂條總是有一層灰黑色的“外衣“，這層灰黑色的外衣是什么物質(zhì)呢？
猜想：小明認為可能是MgO；小趙認為可能是Mg₂（OH）₂CO₃；小花認為可能是Mg（OH）₂．小趙認為小明的猜想是錯誤的，其理由是氧化鎂通常為白色固體．
實驗探究：小趙按如圖所示裝置進行實驗，發(fā)現(xiàn)試管口有液滴出現(xiàn)，澄清石灰水變渾濁，同時試管內(nèi)生成白色固體．
實驗分析：實驗后，小趙認為小花的猜測也是錯誤的，其理由石灰水變渾濁的現(xiàn)象可說明此變化過程中有二氧化碳生成，而氫氧化鎂中根本不含碳元素．
查閱資料得出結(jié)論：Mg（OH）₂和Mg₂（OH）₂CO₃都可以加熱分解，產(chǎn)物均為氧化物，請寫出Mg₂（OH）₂CO₃加熱分解的化學(xué)方程式Mg₂（OH）₂C0₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2MgO+H₂O+CO₂↑．
（4）鎂鋁合金廣泛用于火箭、導(dǎo)彈和飛機制造業(yè)等．某興趣小組為探究鎂鋁合金的組成，取16g鎂鋁合金樣品，把60g氫氧化鈉溶液平均分成三份依次加入樣品中（鋁與氫氧化鈉溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑，鎂與氫氧化鈉溶液不反應(yīng)），充分反應(yīng)后，過濾出固體，將其洗滌、干燥、稱量，得實驗數(shù)據(jù)如下：

所加氫氧化鈉溶液的次數(shù)	第一次	第二次	第三次
剩余固體的質(zhì)量/g	10.6	5.2	4.0

從以上數(shù)據(jù)可知，該合金中，鎂元素與鋁元素的質(zhì)量比為1：3，所用氫氧化鈉溶液的溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)為40%．（寫出計算過程）

Answer 1

分析 （1）①根據(jù)不同實驗中玻璃棒的各種用途分析即可；②根據(jù)能量之間的相互轉(zhuǎn)化分析；③根據(jù)方程式的書寫方法考慮．
（2）①根據(jù)方程式的書寫，鎂在點燃的條件下能和二氧化碳反應(yīng)生成氧化鎂和碳，反應(yīng)類型的特點回答，鎂能和稀鹽酸或稀硫酸反應(yīng)生成氫氣，據(jù)此分析問題即可；②根據(jù)化學(xué)式的寫法考慮；
（3）猜想：根據(jù)物質(zhì)顏色對猜想進行判斷；實驗分析：根據(jù)探究實驗結(jié)果，對猜想進行判斷；查閱資料得出結(jié)論：根據(jù)反應(yīng)的特點，分析反應(yīng)的生成物，完成反應(yīng)化學(xué)方程式的書寫；
（4）根據(jù)鎂與氫氧化鈉溶液不反應(yīng)，最后剩余固體的質(zhì)量就是鎂的質(zhì)量，根據(jù)第一次消耗鋁的質(zhì)量，計算出消耗的氫氧化鈉的質(zhì)量，再除以20g即可．

解答 解：（1）①在過濾操作中要用到玻璃棒，它起的作用是引流，故答案為：引流；
②電解熔融的氯化鎂的過程是把電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，故答案為：電；化學(xué)；
③氯化鎂與熟石灰反應(yīng)生成氫氧化鎂沉淀和氯化鈣，用觀察法配平，所以方程式是：MgCl₂+Ca（OH）₂═Mg（OH）₂↓+CaCl₂；
（2）①反應(yīng)物是鎂和二氧化碳，生成物是氧化鎂和碳，用觀察法配平，反應(yīng)條件是點燃，所以方程式是：2Mg+CO₂ $\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2MgO+C；一種單質(zhì)和一種化合物反應(yīng)生成另一種單質(zhì)和另一種化合物，屬于置換反應(yīng)；該實驗證明干冰在點燃條件下能與鎂反應(yīng)生成氧化鎂和碳，稀鹽酸或稀硫酸可以驗證上述反應(yīng)所得固體中有無剩余鎂，因為鎂能和稀鹽酸或稀硫酸反應(yīng)生成氫氣，如果有會產(chǎn)生氣泡；②根據(jù)正價在前，負價在后，十字交叉再約簡，所以化學(xué)式是：
Mg₃N₂；
（3）解：猜想：氧化鎂通常為白色固體與鎂表面呈灰色的現(xiàn)實不相符，因此猜想不成立；故答案為：因為氧化鎂通常為白色固體；
實驗分析：實驗中觀察到澄清石灰水變渾濁，說明灰黑色物質(zhì)分解出二氧化碳氣體，則物質(zhì)中含有C元素，而猜想的氫氧化鎂在組成元素上不含C元素，因此猜想不成立；故答案為：石灰水變渾濁的現(xiàn)象可說明此變化過程中有二氧化碳生成，而氫氧化鎂中根本不含碳元素；
查閱資料得出結(jié)論：Mg₂（OH）₂C0₃加熱分解的產(chǎn)生均為氧化物，則分解生成MgO、H₂O、CO₂三種物質(zhì)，用觀察法配平，反應(yīng)條件是加熱，所以方程式是：
Mg₂（OH）₂C0₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2MgO+H₂O+CO₂↑；
（4）由圖表中數(shù)據(jù)可知，該合金中鎂元素質(zhì)量為4g，鋁元素質(zhì)量為12g，鎂元素與鋁元素質(zhì)量比是4g：12g=1：3；
設(shè)20g氫氧化鈉溶液中含溶質(zhì)質(zhì)量為X，第一次反應(yīng)消耗鋁的質(zhì)量為16g-10.6g=5.4g，則：
2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑
54     80
5.4g   X
根據(jù)：$\frac{54}{80}$=$\frac{5.4g}{X}$
解得X=8g，所以所用氫氧化鈉溶液的溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)為$\frac{8g}{20g}$×100%=40%．
故答案為：（1）①引流；②電；化學(xué)；③MgCl₂+Ca（OH）₂═Mg（OH）₂↓+CaCl₂；
（2）2Mg+CO₂ $\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2MgO+C；置換；在點燃條件下能與鎂反應(yīng)；稀鹽酸；有氣泡產(chǎn)生；Mg₃N₂；
（3）氧化鎂通常為白色固體；石灰水變渾濁的現(xiàn)象可說明此變化過程中有二氧化碳生成，而氫氧化鎂中根本不含碳元素；Mg₂（OH）₂C0₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2MgO+H₂O+CO₂↑；
（4）1：3；40%．

點評 解答本題關(guān)鍵是要知道反應(yīng)類型的判斷方法，方程式的書寫注意事項，知道根據(jù)方程式的簡單計算技巧．