Question

海水中含有豐富的鎂資源。工業上常用海水曬鹽后的苦鹵水提取Mg，流程如下圖所示：

（1）工業制取鎂的方法是                       法。
（2）試劑Ⅰ一般選用            （填化學式）。
（3）下圖是金屬鎂和鹵素反應的能量變化圖(反應物和產物均為298K時的穩定狀態)。

①由圖可知Mg與鹵素單質的反應均為            （填“放熱”或“吸熱”）反應；推測化合物的熱穩定性順序為MgI₂       MgF₂（填“＞”、“＝”或“＜”）。
②依上圖數據寫出MgBr₂(s)與Cl₂(g)反應的熱化學方程式                      。
（4）金屬Mg與CH₃Cl在一定條件下反應可生成CH₃MgCl，CH₃MgCl是一種重要的有機合成試劑，易與水發生水解反應并有無色無味氣體生成。寫出CH₃MgCl水解的化學方程式                   。
（5）向Mg(OH)₂中加入NH₄Cl溶液，可使沉淀溶解，請結合平衡原理和必要的文字解釋原因        。

Answer 1

（1）電解法或電解熔融氯化鎂
（2）Ca(OH)₂（該空1分） （3）①放熱（該空1分），＜
②MgBr₂(s)+Cl₂(g)＝MgCl₂(s)+Br₂(l) △H＝－117KJ·mol^—1
（4）CH₃MgCl+H₂O＝CH₄↑+Mg(OH)Cl↓或2CH₃MgCl+2H₂O＝2CH₄↑+Mg(OH)₂↓+MgCl₂
（5）Mg(OH)₂（s）Mg²⁺（aq）+2OH¯（aq），向Mg(OH)₂中加入NH₄Cl溶液后，銨根離子結合氫氧根離子生成一水合氨，降低了氫氧根離子濃度，使氫氧化鎂沉淀的溶解平衡向右移動，從而沉淀溶解。

試題分析：（1）鎂是活潑的金屬，工業制取鎂的方法是電解熔融的氧化鎂，即電解法冶煉鎂。
（2）要將溶液中的Mg^2＋轉化為氫氧化鎂沉淀，需要加入堿。考慮試劑的來源和經濟效益，一般加入的是氫氧化鈣，化學式為Ca(OH)₂。
（3）①由圖可知反應物的總能量均高于生成物的總能量，所以Mg與鹵素單質的反應均為放熱反應。鎂與單質氟反應放出的熱量最多，則生成的MgF₂穩定性最強，所以化合物的熱穩定性順序為MgI₂＜MgF₂。
②根據圖像可知，Mg(s)＋Cl₂(g)＝MgCl₂(s) △H＝－641kJ/mol、Mg(s)＋Br₂(l)＝MgBr₂(s) △H＝－524kJ/mol，則根據蓋斯定律可知，前者減去后者即得到反應MgBr₂(s)+Cl₂(g)＝MgCl₂(s)+Br₂(l)，所以該反應的反應熱△H＝－641kJ/mol＋524kJ/mol＝－117KJ/mol。
（4）CH₃MgCl易與水發生水解反應并有無色無味氣體生成，則該氣體應該是甲烷。所以根據原子守恒可知，另外的生成物是堿式氯化鎂，因此CH₃MgCl水解的化學方程式為CH₃MgCl+H₂O＝CH₄↑+Mg(OH)Cl↓或2CH₃MgCl+2H₂O＝2CH₄↑+Mg(OH)₂↓+MgCl₂。
（5）氫氧化鎂溶于水存在溶解平衡Mg(OH)₂（s）Mg²⁺（aq）+2OH¯（aq），銨根離子結合氫氧根離子生成一水合氨，降低了氫氧根離子濃度，使氫氧化鎂沉淀的溶解平衡向右移動，沉淀溶解。