鲁科版高考化学一轮复习第3单元自然界中的元素第4节海水中的元素课件

这是一份鲁科版高考化学一轮复习第3单元自然界中的元素第4节海水中的元素课件
第三单元2022必备知识 自主预诊　知识梳理1.镁的原子结构和存在镁位于元素周期表　　　　　　　　　,原子结构示意图为　　　　　　　,镁性质活泼,在自然界中的镁全部以　　　　态存在。  第3周期ⅡA族　 化合 2.镁单质的性质(1)物理性质:镁是具有　　　　金属光泽的固体,密度、硬度均较小,熔点较低,有良好的导电、导热性和延展性。银白色 (2)化学性质:①与非金属反应,如与N2、Cl2、O2的反应:　　　　　　　　　　　　、　　　　　　　　　　　　　、　　　　　　　　　　　　　　　　。 ②与CO2反应:　　　　　　　　　　　　　　　。 ③与H2O反应:Mg+2H2O Mg(OH)2+H2↑。④与强酸反应:　 。 3Mg+N2 Mg3N2 　Mg+Cl2 MgCl2 2Mg+O2 2MgO　 2Mg+CO2 2MgO+C Mg+2H+==Mg2++H2↑ 3.镁的重要化合物 MgO+2H+==Mg2++H2O Mg(OH)2+2H+==Mg2++2H2O 4.镁及其化合物的转化关系及用途(1)镁及其化合物的转化关系。(2)镁应用于生产合金,冶金工业上用作还原剂和脱氧剂。MgO熔点很高,可作　　　　材料。  耐火 5.从海水中提取镁(1)工艺流程。(2)基本步骤及主要反应。 CaCO3 CaO+CO2↑ Mg(OH)2+2HCl==MgCl2+2H2O MgCl2(熔融) Mg+Cl2↑ 微点拨(1)由MgCl2·6H2O到无水MgCl2,必须在HCl气流中加热,以抑制MgCl2水解。(2)因镁在高温下能与O2、N2、CO2等气体发生反应,故工业电解MgCl2得到的镁应在H2氛围中冷却。自我诊断1.工业冶炼镁为什么电解熔融氯化镁而不是电解熔融氧化镁?提示 氧化镁熔点比氯化镁熔点高得多,电解熔融氯化镁可节省大量能源。 2.判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”。(1)镁表面能形成氧化膜,对内部金属起保护作用,因此实验室对镁条不需要特殊保护。(　　)(2)镁失火可用CO2灭火器灭火。(　　)(3)2.4 g Mg在足量O2中燃烧,转移的电子数为0.1NA。(　　)(4)海水中提取镁所涉及的化学反应全都是氧化还原反应。(　　)(5)将氯化镁晶体(MgCl2·6H2O)直接加热可制得无水氯化镁。(　　)(6)有下列物质间转化:MgCO3 MgCl2(aq) Mg。(　　)答案 (1)√　(2)×　(3)×　(4)×　(5)×　(6)× 3.在MgCl2溶液中滴加少量NaOH溶液,现象为　　　　　　　,继续加入过量NaOH溶液,现象为　　　　,涉及的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 答案 有白色沉淀生成　沉淀不溶解　Mg2++2OH-==Mg(OH)2↓ 关键能力 考向突破　考向1　镁及其重要化合物的性质及应用【典例1】 (2020湖南岳阳调研)下列关于镁的性质的叙述正确的是(　　)A.镁可以用来制造信号弹和焰火,MgO可以作耐高温材料B.能在空气中燃烧,但不能在二氧化碳中燃烧C.可用电解氯化镁溶液的方法制取金属镁D.工业上制造镁粉可以将镁蒸气在N2或Ar中冷却得到答案 A　解析 Mg在空气中燃烧发出耀眼的白光,常用来制造信号弹和焰火,MgO的熔点很高,常用作耐高温材料,A正确;镁在空气中燃烧时能和二氧化碳反应生成氧化镁和碳,B错误;镁是活泼金属,工业上采用电解熔融氯化镁的方法冶炼镁,C错误;镁蒸气和氮气反应能生成氮化镁,D错误。 特别提醒(1)Mg在空气中燃烧得到的固体物质主要为MgO、少量Mg3N2及C的混合物。(2)Mg着火后,不可用CO2灭火,应用沙土盖灭。(3)Mg(OH)2为难溶于水的白色沉淀,故常用NaOH溶液检验Mg2+的存在。(4)由于Mg(OH)2的溶解度比MgCO3的小,故水垢的主要成分中含有的是Mg(OH)2,而非MgCO3。对点演练1某同学通过系列实验探究Mg及其化合物的性质,下列操作正确且能达到目的的是(　　)A.将水加入浓硫酸中得到稀硫酸,置镁片于其中探讨Mg的活泼性B.将NaOH溶液缓慢滴入MgSO4溶液中,观察Mg(OH)2沉淀的生成C.将Mg(OH)2浊液直接倒入已装好滤纸的漏斗中过滤,洗涤并收集沉淀D.将Mg(OH)2沉淀转入蒸发皿中,加足量稀盐酸,加热蒸干得无水MgCl2固体答案 B　解析 浓硫酸溶于水放热,且浓硫酸密度大于水,因此稀释浓硫酸时应将浓硫酸加到水中,而不能将水加入浓硫酸中,A项错误;将NaOH溶液缓慢滴入MgSO4溶液中,镁离子与氢氧根离子反应生成氢氧化镁沉淀,B项正确;将浊液加入过滤器中应该用玻璃棒引流,C项错误;将Mg(OH)2沉淀转入蒸发皿中,加足量稀盐酸生成氯化镁,由于氯化镁水解生成氢氧化镁和氯化氢,因水解吸热,且氯化氢易挥发,所以加热时促进镁离子水解,蒸干得不到无水MgCl2固体,可得到氢氧化镁固体,D项错误。考向2　海水提取镁【典例2】 从海水中提取镁的工艺流程如图所示:下列说法错误的是(　　)A.用此法提取镁的优点之一是原料来源丰富B.步骤⑥电解MgCl2时阴极产生氯气C.步骤⑤可将晶体置于HCl气体氛围中脱水D.上述工艺流程中涉及化合、分解和复分解反应答案 B　解析 海水中含有大量的镁元素,A项正确;电解熔融MgCl2时,阳极产生Cl2,B项错误;加热脱水过程中Mg2+水解生成Mg(OH)2,为防止Mg2+水解,应在HCl气体氛围中脱水,C项正确;①、③、⑥过程发生的反应分别为化合反应、复分解反应、分解反应,D项正确。对点演练2某工厂用提取粗盐后的盐卤(主要成分为MgCl2)制备金属镁,其工艺流程如下。 下列说法错误的是(　　)A.在实验室实施操作①需要的玻璃仪器是漏斗、烧杯、玻璃棒B.Mg(OH)2→MgCl2的离子方程式为Mg(OH)2+2H+==Mg2++2H2OC.操作②是将MgCl2溶液蒸干D.操作④阴极和阳极产物的质量比是24∶71答案 C　解析 操作①为过滤,A项正确;Mg(OH)2→MgCl2为中和反应,B项正确;由MgCl2溶液获得氯化镁晶体不能用直接加热蒸干的方法,因为加热促进Mg2+水解,生成的盐酸易挥发,导致水解彻底,蒸干后不能得到氯化镁晶体,应对热的MgCl2溶液降温结晶得到MgCl2·6H2O,C项错误;操作④为电解熔融的氯化镁,阳极得到Cl2,阴极得到金属Mg,D项正确。必备知识 自主预诊　知识梳理1.卤族元素(1)卤素单质的相似性。①都能与大多数金属反应:2Fe+3Br2 　　　 Fe+I2 　　　 2FeBr3 FeI2 ②都能与H2反应:H2+X2 　　 ③与水反应:X2+H2O 　　　　　(F2除外) ④与碱液(如NaOH溶液)反应:X2+2NaOH==　　　　　　　　　　　(F2除外) 2HX HX+HXO　 NaX+NaXO+H2O (2)卤素单质的递变性。 加深 升高增大减小减弱(3)卤素单质性质的特殊性。①Br2是常温下唯一呈液态的非金属单质;液溴易挥发且有毒,保存时通常用水液封。②I2易升华,淀粉遇I2变蓝色。③Br2和I2都可被某些有机溶剂(如四氯化碳、苯等)萃取。④氟元素无正价,F2与H2O发生置换反应生成O2:2F2+2H2O==4HF+O2。⑤F2不能从NaX水溶液中置换出X2(X代表Cl、Br、I)。微点拨 (1)一般情况下,卤族元素单质能将同主族原子序数比其大的元素从其盐溶液中置换出来,但氟不能进行相应的置换,原因是F2能与水发生剧烈反应。(2)卤族元素的单质Cl2、Br2均能将Fe氧化为Fe3+,而I2只能将铁氧化为Fe2+。(3)卤素氢化物的两大性质:①酸性:HF是弱酸,HCl、HBr、HI是强酸。②沸点:HClBr2>SO2(2)①电解饱和食盐水的化学方程式为2NaCl+2H2O Cl2↑+H2↑+2NaOH。②氯化镁遇水易发生水解,为抑制其水解,氯化镁晶体应在氯化氢氛围中脱水。(3)苦卤中通入Cl2已经置换出Br2,吹出后用SO2吸收Br2,使Br2转化为Br-,再用Cl2置换是为了富集溴元素,第一次吹出的Br2浓度太低,用SO2吸收主要起到富集溴的作用;在自发进行的氧化还原反应中,氧化剂的氧化性强于氧化产物的氧化性,根据Cl2+2Br-==Br2+2Cl-可知氧化性:Cl2>Br2,根据SO2+2H2O+Br2==H2SO4+2HBr可知氧化性:Br2>SO2,所以氧化性强弱顺序为Cl2>Br2>SO2。方法技巧 从海水中提取物质的思路海水中提取溴和碘的反应都是将其-1价离子氧化成单质。在工业实际生产中,最主要的问题是如何将大量海水中分布的元素富集起来。溴的制取一般是氧化→吹出→吸收→再氧化的路线,碘一般是由海带提取,主要过程是灼烧→溶解→过滤→氧化→萃取的路线。对点演练2(2020湖南衡阳第八中学月考)实验室模拟工业漂白液(有效成分为NaClO)脱除废水中氨氮(NH3)的流程如下:下列分析不正确的是(　　)A.①中采用蒸馏的方法精制粗盐水B.②中阳极的主要电极反应:2Cl-―2e-==Cl2↑C.③中制备漂白液的反应的离子方程式为Cl2+2OH-==Cl-+ClO-+H2OD.②③④中均发生了氧化还原反应答案 A　解析 ①中采用蒸馏只能得到蒸馏水,得不到精制盐水,要得到精制盐水需要使用化学方法除去其中的杂质,A错误;阳极发生氧化反应,②中阳极的主要电极反应为2Cl-―2e-==Cl2↑,B正确;生成的氯气与氢氧化钠反应生成次氯酸钠,③中制备漂白液的反应的离子方程式为Cl2+2OH-==Cl-+ClO-+H2O,C正确;②中电解氯化钠溶液生成氢气和氯气以及氢氧化钠、③中氯气与氢氧化钠反应生成氯化钠和次氯酸钠、④中次氯酸钠与氨气反应生成氮气和氯化钠,均存在元素化合价的变化,均发生了氧化还原反应,D正确。网络构建1. 网络构建2. 核心速记1.特殊的颜色:Br2——红棕色液体;I2——紫黑色固体。2.X-(卤素离子)的检验核心速记3.必记的几个反应(1)2Mg+CO2 C+2MgO(2)3Mg+N2 Mg3N2(3)2F2+2H2O==4HF+O2(4)Br2+SO2+2H2O==2HBr+H2SO4学科素养提升物质的转化与推断 素养解读物质的转化与推断题重点考查几种主要的元素及其化合物之间的转化关系,近年高考在江苏卷中作为必考题型出现,在全国卷中以框图、流程的形式也多次出现,重在考查学生变化观念与平衡思想、证据推理和模型认知等学科核心素养。案例探究情境:过氧化钡是一种白色或灰白色的粉末,通常含有一氧化钡。在空气中缓慢分解,不溶于水,但能缓慢水解,接触稀酸或含二氧化碳的水会生成过氧化氢,与水化合可生成BaO2·8H2O。熔点为450 ℃,沸点为800 ℃,有强氧化性,有毒,有腐蚀性。【典例】 (2020北京化学,15)H2O2是一种重要的化学品,其合成方法不断发展。 ①I为分解反应,产物除BaO、O2外,还有一种红棕色气体。该反应的化学方程式是　　　　　　　　　　　　　。 ②Ⅱ为可逆反应,促进该反应正向进行的措施是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ③Ⅲ中生成H2O2,反应的化学方程式是　　　　　　　　　　　　。 ④减压能够降低蒸馏温度,从H2O2的化学性质角度说明Ⅴ中采用减压蒸馏的原因:　　　　　　　　　。 (2)电化学制备方法:已知反应2H2O2==2H2O+O2↑能自发进行,反向不能自发进行,通过电解可以实现由H2O和O2为原料制备H2O2,如图为制备装置示意图。①a极的电极反应式是　　　　　　　　。 ②下列说法正确的是　　　　。 A.该装置可以实现电能转化为化学能B.电极b连接电源负极C.该方法相较于早期制备方法具有原料廉价,对环境友好等优点解析 (1)①Ⅰ为分解反应,产物除BaO、O2外,还有一种红棕色气体,该气体为NO2。根据氧化还原反应中电子得失守恒配平该反应的化学方程式为2Ba(NO3)2 2BaO+O2↑+4NO2↑;②Ⅱ为BaO与氧气反应生成BaO2,该反应是可逆反应,反应的化学方程式为2BaO(s)+O2(g) 2BaO2(s),正反应为气体体积减小的放热反应,促进该反应正向进行的措施是增大压强、增大氧气的浓度、降低温度等;③Ⅲ中过氧化钡与盐酸反应生成氯化钡和H2O2,反应的化学方程式为BaO2+2HCl==BaCl2+H2O2;④H2O2受热易分解,采用减压能够降低蒸馏温度,防止双氧水分解导致产率降低。(2)①根据题意分析可知,a极的电极反应式是O2+2H++2e-==H2O2;②2H2O2==2H2O+O2↑能自发进行,反向不能自发进行。图示装置属于电解池,电解池是将电能转化为化学能的装置,故A正确;根据分析,电极b为阳极,电解池阳极与电源正极连接,故B错误;该装置中的总反应为2H2O+O2 2H2O2,则制取H2O2的原料为氧气和水,具有来源广泛,原料廉价,对环境友好等优点,故C正确。答案 (1)①2Ba(NO3)2 2BaO+O2↑+4NO2↑　②增大压强或增大氧气的浓度或降低温度　③BaO2+2HCl==BaCl2+H2O2　④H2O2受热易分解(2)①O2+2H++2e-==H2O2　②AC方法规律1.解题策略无论推断题属于哪种形式,均遵循这样的推断思路:迅速浏览、整体扫描、产生印象、寻找“突破口”,突破口由点到面、随时检验,注意联系、大胆假设、全面分析(正推或逆推),验证确认。解题的关键是仔细审题,依据物质的特性或特征转化来确定“突破口”,顺藤摸瓜,进而完成全部未知物的推断。2.熟悉常见的转化关系(1)直线型转化关系。熟记元素的单质及其化合物间的连续变化。①连续氧化型:②价态不变型: (铝土矿提纯氧化铝)(工业提镁部分流程) (2)交叉型转化。 (3)三角转化。 素养提升1.(2020福建永安一中期中)下列关系图中,A是一种正盐,B是气态氢化物,C是单质,F是强酸。A确定时,当X无论是强酸还是强碱时都有如下转化关系(其他反应产物及反应所需条件均已略去),当X是强碱时,过量的B跟Cl2反应除生成C外,另一产物是盐酸盐。下列说法中不正确的是(　　)A.当X是强酸时,A、B、C、D、E、F中均含同一种元素,F可能是H2SO4B.当X是强碱时,A、B、C、D、E、F中均含同一种元素,F是HNO3C.B和Cl2的反应是氧化还原反应D.当X是强酸时,C在常温下是气态单质答案 D　解析 根据图中的转化关系可知,A一定是弱酸的铵盐,当X是强酸时,A、B、C、D、E、F分别是NH4S、H2S、S、SO2、SO3、H2SO4;当X是强碱时,A、B、C、D、E、F分别是NH4S、NH3、N2、NO、NO2、HNO3。由上述分析可知,当X是强酸时,F是H2SO4,故A正确;由上述分析可知,当X是强碱时,F是HNO3,故B正确;无论B是H2S还是NH3,B和Cl2的反应一定是氧化还原反应,故C正确;当X是强酸时,C是硫,在常温下是固态单质,故D错误。2.(2020河南实验中学月考)下图表示某固态单质A及其化合物之间的转化关系(某些产物和反应条件已略去)。化合物B在常温常压下为气体,B和C的相对分子质量之比为4∶5,化合物D是重要的工业原料。(1)写出B与足量硝酸钡溶液反应的离子方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (2)写出E与A对应元素的氢化物反应生成单质A的化学方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (3)将5 mL 0.10 mol·L-1的E溶液与10 mL 0.10 mol·L-1的NaOH溶液混合。反应后溶液的pH　　　　(填“大于”“小于”或“等于”)7,理由用离子方程式表示为　　　　　　　　　　　　。 解析 根据题意分析可知,A、B、C、D、E分别为S、SO2、SO3、H2SO4、H2SO3。(1)B为SO2,与足量硝酸钡溶液反应会被氧化成硫酸根,从而生成硫酸钡沉淀。(2)H2SO3与H2S反应生成S,该反应的化学方程式为H2SO3+2H2S==3S↓+3H2O。(3)NaOH与H2SO3反应生成Na2SO3,Na2SO3为强碱弱酸盐,Na2SO3水解使溶液呈碱性,则溶液pH>7。3.A、B、C、D、E、X是中学常见的无机物,存在如下图转化关系(部分生成物和反应条件略去)。(1)若A为常见的金属单质,且其焰色反应呈黄色,X能使品红溶液退色,写出C和E反应的离子方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (2)若A为短周期元素组成的单质,该元素的最高价氧化物的水化物酸性最强,则X可能为　　　　(填序号)。 a.NaHCO3 b.Na2CO3 c.Al(OH)3 d.NaAlO2(3)若A为淡黄色粉末,则A的电子式为　　　　　　　　。若X为一种最常见的造成温室效应的气体。则鉴别等浓度的D、E两种溶液,可选择的试剂为　　　(填序号)。 a.盐酸 b.CaCl2溶液 c.NaOH溶液 d.澄清石灰水(4)若A为氧化物,X是Fe,溶液D中加入KSCN溶液变红。则A与水反应的化学方程式中氧化剂与还原剂的物质的量之比为　　　　。 解析 (1)若A为常见的金属单质,由焰色反应呈黄色可知A是金属Na,由X能使品红溶液退色可知X是SO2,钠和水反应生成氢气和氢氧化钠,氢氧化钠能和二氧化硫反应,则B是氢气、C是氢氧化钠,氢氧化钠溶液和二氧化硫反应生成亚硫酸钠和水,则D是亚硫酸钠,亚硫酸钠和二氧化硫反应生成亚硫酸氢钠,则E是亚硫酸氢钠,氢氧化钠溶液和亚硫酸氢钠溶液反应生成亚硫酸钠和水,反应的离子方程式为(2)若A为短周期元素组成的单质,由该元素的最高价氧化物的水化物酸性最强可知A是氯气,氯气和水反应生成盐酸和次氯酸,盐酸是强酸,能和弱酸盐反应,由题给转化关系可知,X可能为碳酸钠,碳酸钠溶液与盐酸反应生成二氧化碳和水,二氧化碳与碳酸钠溶液反应生成碳酸氢钠,则X为碳酸钠、D为二氧化碳、E为碳酸氢钠;X也可能为偏铝酸钠,偏铝酸钠溶液与盐酸反应生成氯化铝和水,氯化铝溶液与偏铝酸钠溶液发生相互促进的水解反应生成氢氧化铝沉淀和氯化钠,则X为偏铝酸钠、D为氯化铝、E为氢氧化铝。(3)若A为淡黄色粉末,由淡黄色固体能和水反应可知A为过氧化钠,过氧化钠为离子化合物,其电子式为Na+ ]2-Na+,由X为一种最常见的造成温室效应的气体可知X为二氧化碳,则C是氢氧化钠,氢氧化钠和二氧化碳反应生成碳酸钠,碳酸钠和二氧化碳反应生成碳酸氢钠,则D是碳酸钠、E是碳酸氢钠,盐酸滴到碳酸钠溶液中开始不产生气体,后面会产生气体,盐酸滴到碳酸氢钠溶液中立即反应生成气体,故a正确;碳酸氢钠和氯化钡不反应,碳酸钠和氯化钡反应生成白色沉淀,故b正确;氢氧化钠和碳酸钠不反应,氢氧化钠和碳酸氢钠反应生成碳酸钠和水,都没有明显现象,故c错误;氢氧化钙和碳酸钠、碳酸氢钠反应都生成白色沉淀,故d错误。(4)若A是氧化物,X是铁,由溶液D中加入硫氰化钾溶液显红色,说明D中含有三价铁离子,由A和水反应生成酸和另一种物质可知,A为二氧化氮、B为一氧化氮、C为硝酸、D为硝酸铁、E为硝酸亚铁,二氧化氮与水反应生成硝酸和一氧化氮,该反应的化学方程式为3NO2+H2O==2HNO3+NO,由反应的化学方程式可知氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶2。