Question

5．金属镁将成为二十一世纪大有前途的绿色金属材料．
海水中的MgCl₂$\stackrel{熟石灰}{→}$过滤Mg（OH）₂$\stackrel{蒸发、浓缩、结晶}{→}$MgCl₂•6H₂O$\stackrel{脱水}{→}$MgCl₂$\stackrel{通电}{→}$Mg
（1）占地球表面积70%的海洋是天然的镁元素宝库，从海水中提取镁的流程如下：
①在实验室进行过滤操作时需要用到玻璃棒，其作用是引流．
②电解熔融氯化镁的过程中，电能转化为化学能．
③写出氯化镁与熟石灰反应的化学方程式MgCl₂+Ca（OH）₂═Mg（OH）₂↓+CaCl₂．
（2）①取两块大小相同的干冰，在干冰中央挖一个小穴，撒入一些镁粉，用红热的铁棒把镁点燃，将另一块干冰盖上，你会看到镁粉在干冰内继续燃烧，发出耀眼的白光，像冰灯一样．已知该反应的生成物是氧化镁和碳．此反应的化学方程式是2Mg+CO₂ $\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2MgO+C，此反应属于置换反应（判断基本反应类型）．该实验证明干冰具有在点燃条件下能与镁反应的性质（答一条即可）；为验证上述反应所得固体中无剩余镁，可向该固体中加入试剂得名称为稀盐酸，反应的现象是有气泡产生．
②金属镁在高温下与氮气反应生成氮化镁，在氮化镁中氮元素的化合价为-3．据此写出氮化镁的化学式Mg₃N₂．
（3）老师每次做有关镁的实验时都会强调：镁是一种银白色有金属光泽的金属．但拿出的镁条总是有一层灰黑色的“外衣“，这层灰黑色的外衣是什么物质呢？
猜想：小明认为可能是MgO；小赵认为可能是Mg₂（OH）₂CO₃；小花认为可能是Mg（OH）₂．小赵认为小明的猜想是错误的，其理由是氧化镁通常为白色固体．
实验探究：小赵按如图所示装置进行实验，发现试管口有液滴出现，澄清石灰水变浑浊，同时试管内生成白色固体．
实验分析：实验后，小赵认为小花的猜测也是错误的，其理由石灰水变浑浊的现象可说明此变化过程中有二氧化碳生成，而氢氧化镁中根本不含碳元素．
查阅资料得出结论：Mg（OH）₂和Mg₂（OH）₂CO₃都可以加热分解，产物均为氧化物，请写出Mg₂（OH）₂CO₃加热分解的化学方程式Mg₂（OH）₂C0₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2MgO+H₂O+CO₂↑．
（4）镁铝合金广泛用于火箭、导弹和飞机制造业等．某兴趣小组为探究镁铝合金的组成，取16g镁铝合金样品，把60g氢氧化钠溶液平均分成三份依次加入样品中（铝与氢氧化钠溶液反应的化学方程式为2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑，镁与氢氧化钠溶液不反应），充分反应后，过滤出固体，将其洗涤、干燥、称量，得实验数据如下：

所加氢氧化钠溶液的次数	第一次	第二次	第三次
剩余固体的质量/g	10.6	5.2	4.0

从以上数据可知，该合金中，镁元素与铝元素的质量比为1：3，所用氢氧化钠溶液的溶质质量分数为40%．（写出计算过程）

Answer 1

分析 （1）①根据不同实验中玻璃棒的各种用途分析即可；②根据能量之间的相互转化分析；③根据方程式的书写方法考虑．
（2）①根据方程式的书写，镁在点燃的条件下能和二氧化碳反应生成氧化镁和碳，反应类型的特点回答，镁能和稀盐酸或稀硫酸反应生成氢气，据此分析问题即可；②根据化学式的写法考虑；
（3）猜想：根据物质颜色对猜想进行判断；实验分析：根据探究实验结果，对猜想进行判断；查阅资料得出结论：根据反应的特点，分析反应的生成物，完成反应化学方程式的书写；
（4）根据镁与氢氧化钠溶液不反应，最后剩余固体的质量就是镁的质量，根据第一次消耗铝的质量，计算出消耗的氢氧化钠的质量，再除以20g即可．

解答 解：（1）①在过滤操作中要用到玻璃棒，它起的作用是引流，故答案为：引流；
②电解熔融的氯化镁的过程是把电能转化为化学能，故答案为：电；化学；
③氯化镁与熟石灰反应生成氢氧化镁沉淀和氯化钙，用观察法配平，所以方程式是：MgCl₂+Ca（OH）₂═Mg（OH）₂↓+CaCl₂；
（2）①反应物是镁和二氧化碳，生成物是氧化镁和碳，用观察法配平，反应条件是点燃，所以方程式是：2Mg+CO₂ $\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2MgO+C；一种单质和一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物，属于置换反应；该实验证明干冰在点燃条件下能与镁反应生成氧化镁和碳，稀盐酸或稀硫酸可以验证上述反应所得固体中有无剩余镁，因为镁能和稀盐酸或稀硫酸反应生成氢气，如果有会产生气泡；②根据正价在前，负价在后，十字交叉再约简，所以化学式是：
Mg₃N₂；
（3）解：猜想：氧化镁通常为白色固体与镁表面呈灰色的现实不相符，因此猜想不成立；故答案为：因为氧化镁通常为白色固体；
实验分析：实验中观察到澄清石灰水变浑浊，说明灰黑色物质分解出二氧化碳气体，则物质中含有C元素，而猜想的氢氧化镁在组成元素上不含C元素，因此猜想不成立；故答案为：石灰水变浑浊的现象可说明此变化过程中有二氧化碳生成，而氢氧化镁中根本不含碳元素；
查阅资料得出结论：Mg₂（OH）₂C0₃加热分解的产生均为氧化物，则分解生成MgO、H₂O、CO₂三种物质，用观察法配平，反应条件是加热，所以方程式是：
Mg₂（OH）₂C0₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2MgO+H₂O+CO₂↑；
（4）由图表中数据可知，该合金中镁元素质量为4g，铝元素质量为12g，镁元素与铝元素质量比是4g：12g=1：3；
设20g氢氧化钠溶液中含溶质质量为X，第一次反应消耗铝的质量为16g-10.6g=5.4g，则：
2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑
54     80
5.4g   X
根据：$\frac{54}{80}$=$\frac{5.4g}{X}$
解得X=8g，所以所用氢氧化钠溶液的溶质质量分数为$\frac{8g}{20g}$×100%=40%．
故答案为：（1）①引流；②电；化学；③MgCl₂+Ca（OH）₂═Mg（OH）₂↓+CaCl₂；
（2）2Mg+CO₂ $\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2MgO+C；置换；在点燃条件下能与镁反应；稀盐酸；有气泡产生；Mg₃N₂；
（3）氧化镁通常为白色固体；石灰水变浑浊的现象可说明此变化过程中有二氧化碳生成，而氢氧化镁中根本不含碳元素；Mg₂（OH）₂C0₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2MgO+H₂O+CO₂↑；
（4）1：3；40%．

点评 解答本题关键是要知道反应类型的判断方法，方程式的书写注意事项，知道根据方程式的简单计算技巧．