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第08 讲 镁及其重要化合物（原卷板）
知识主线：Mg
MgO
MgCl2
Mg(OH)2
一、镁及其重要化合物的性质
1．镁的性质
(1)物理性质：具有银白色金属光泽的固体，密度、硬度均较小，熔点较低，有良好的
导电、传热和延展性
(2)镁的结构和存在：镁的原子结构示意图为
，从原子结构来看，镁原子最外层
有2 个电子，在化学反应中钠原子很容易失去2 个电子而形成最外层为8 个电子稳
定结构，因此金属镁的化学性质非常活泼，表现出很强的还原性它们都是活泼的金
属，在自然界中全部以化合态的形式存在 (地壳和海水中)
(3)化学性质
①与非金属反应 (O2、Cl2、N2等)
a．与O2反应：2Mg＋O2=====2MgO (发出耀眼的白光)
b．与Cl2反应：Mg＋Cl2=====MgCl2
c．与N2反应：3Mg＋N2=====Mg3N2
d．与S 反应：Mg＋S
MgS
②与H2O 反应：Mg＋2H2O
Mg(OH)2＋H2↑ (冷水慢，沸水快)
③与非氧化性酸(如：稀盐酸、稀硫酸)的反应：Mg＋2HCl===MgCl2＋H2↑ Mg
＋2H＋===Mg2＋＋H2↑
④与CO2反应：2Mg＋CO2=====2MgO＋C (剧烈燃烧，生成白色粉末和黑色固
体)
⑤与盐溶液反应：Mg＋CuSO4===MgSO4＋Cu Mg＋Cu2+
Mg2+＋Cu
(4)镁的用途
镁合金
用于制造火箭、导弹和飞机的部件
镁
制造信号弹和焰火；冶金工业上用作还原剂和脱氧剂
【注意】
①Mg 在CO2中能够燃烧，所以活泼金属镁着火不能用干粉灭火器和泡沫灭火器灭火
②镁也可在氮气中燃烧，生成氮化镁(Mg3N2)，氮化镁能与水剧烈反应生成Mg(OH)2
1
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沉淀并放出氨气
2．氧化镁
(1)物理性质：白色固体，难溶于水，熔点较高，是优良的耐火材料
(2)化学性质：属于碱性氧化物，具有碱性氧化物的通性
①与水能缓慢反应：MgO＋H2O===Mg(OH)2
②能与酸反应：MgO＋2H＋===Mg2＋＋H2O
(3)工业制备(煅烧碳酸镁)：MgCO3
高温
MgO＋CO2↑
(4)主要用途：氧化镁熔沸点高，可制造耐火、耐高温器材
3．氢氧化镁
(1)物理性质：白色固体，难溶于水的中强碱，能使酚酞试液变为浅红色
(2)化学性质
①能与酸反应：Mg(OH)2＋2H+===Mg2+＋2H2O
②热稳定性差：Mg(OH)2
MgO＋H2O
③溶解度小于碳酸镁：MgCO3＋H2O
Mg(OH)2＋CO2↑
(3)实验室制法
①将NaOH 溶液滴入MgCl2溶液中：Mg2+＋2OH—===Mg(OH)2↓
②将氨水滴入MgSO4溶液中：Mg2+＋2NH3·H2O===Mg(OH)2↓＋2NH4
+
4．从海水中提取镁的流程
(1)工艺流程
(2)基本步骤及主要反应
制熟石灰
CaCO3=====CaO＋CO2↑，CaO＋H2O===Ca(OH)2
沉淀Mg2＋
Mg2＋＋Ca(OH)2===Mg(OH)2↓＋Ca2＋
酸化，制备MgCl2
Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O
蒸发浓缩、冷却结晶
析出MgCl2·6H2O
脱水，制备无水MgCl2
在氯化氢气流中使MgCl2·6H2O 脱水制得无水氯化镁
电解熔融的MgCl2，制备镁
MgCl2(熔融)=====Mg＋Cl2↑
【注意】
①MgCl2·6H2O 加热脱水制无水氯化镁时，为了防止MgCl2 水解生成Mg(OH)2，
Mg(OH)2加热分解得到MgO 需在HCl 气流中加热
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
例1．通过下列实验装置与实验现象，能达到实验目的的是
选项
A
B
实验目
的
验证石蜡油分解产物中是否含有乙
烯
制备NaHCO3晶体
2
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实验装
置
实验现
象
溴的四氯化碳溶液褪色
锥形瓶中有白色晶体析出
选项
C
D
实验目
的
测定中和反应反应热
制备无水氯化镁固体
实验装
置
实验现
象
混合溶液温度升高至不再变化
硬质玻璃管内的白色晶体变为白色粉
末
A．A
B．B
C．C
D．D
例2．Mg3N2常用于制备其它超硬、耐高温的氮化物，实验室通过CuO 氧化NH3制得
N2，然后与镁反应得到Mg3N2.已知Mg+2NH3
Mg(NH2)2+H2，Mg3N2是一种浅黄色粉
末，易水解。下列说法错误的是
A．装置A 中分液漏斗中的溶液为浓氨水
3
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B．实验开始时应先点燃C 处酒精灯，再点燃E 处酒精灯
C．装置D 的作用只是干燥N2
D．取反应后装置E 所得固体少许，滴入蒸馏水，可检验是否有Mg3N2
例3．用镁还原
可制取高熔点的金属钛，工艺流程如图。下列说法不正确的是
A．工业上电解熔融
可制备金属Mg
B．“高温还原”时，发生反应的化学方程式为
C．用金属镁还原
过程中需通入
或Ar 作保护气
D．“真空蒸馏”的目的是使Mg、
气化，实现与Ti 的分离
例4．
是一种新型储氢合金，该合金在一定条件下完全吸氢的化学方程式为
，得到的混合物
在4.0mol⋅L-1HCl
溶液中能完全释放出氢气。下列说法正确的是
A．该合金的熔点介于金属镁和金属铝的熔点之间
B．
中，两种元素的化合价均为零价
C．在氮气保护下，将一定比例的Mg、Al 单质熔炼可获得该合金
D．一定条件下，17mol
和12molAl 与盐酸完全反应，释放氢气的总量为
52mol
例5．以水泥厂的废料(主要成分为
，含少量
等
杂质)为原料制备
的工艺流程如下：
4
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已知：
下列说法正确的是
A．为提高酸浸速率，可使用浓硫酸
B．试剂X 可以是
C．滤渣为
D．操作a 所得滤液经处理后可循环利用
例6．科学家们创造出了最轻的镁同位素
18Mg，
18Mg 与
24Mg 具有
A．不同电子数
B．不同物理性质
C．不同核电荷数
D．不同化学性质
例7．菱镁矿(主要成分为
，还含有少量
、
)制备
的流程如图。
下列说法正确的是
A．步骤(Ⅰ)得到的滤渣主要成分为
B．步骤(Ⅱ)发生的反应有2 个
C．步骤(Ⅲ)操作可在蒸发皿中进行
D．滤液Y 中加入足量氨水可得到白色沉
淀
例8．短周期主族元素X、Y、Z、W、Q 的原子序数依次增大，X 的简单氢化物的水
溶液呈碱性，X、W 同主族；Y 的最外层电子数是次外层的3 倍；金属元素Z 的最外
层电子数等于其K 层电子数； W、Q 的最外层电子数之和是Y 的最外层电子数的2 倍，
下列说法不正确的是
A．X、Y 两种元素能形成多种化合物
B．工业上电解熔融Z 的氯化物来获得Z 单质
C．X、Y、W 三种元素气态氢化物的稳定性： Y>X>W
D．Q 的氧化物对应的水化物一定为强酸
例9．下列有关物质性质与用途具有对应关系的是
5
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A．
熔点很高，可用作耐高温材料
B．
受热易分解，可用于制胃酸中和剂
C．
溶液显酸性，可用于蚀刻印刷铜制电路板
D．
溶液能与
反应，可用作漂白剂
例10．钛合金材料已经广泛应用于国防、航天、医疗等领域。已知常温下钛(
)与酸、
碱均不反应，高温下能被空气氧化。由钛铁矿(主要成分为
)提取金属钛的主
要流程如图所示。下列有关叙述正确的是
A．基态
原子的价层电子排布式为
B．可用稀盐酸或稀氢氧化钠溶液除去金属钛中的少量镁单质
C．步骤Ⅱ中焦炭为还原剂，
为还原产物
D．步骤Ⅲ需在氮气氛围中进行，防止金属被空气氧化
1．金属Mg 及其化合物有重要的用途，请回答下列问题
（1）MgO 的重要用途有 。（写出一种）
（2）井水中含有较多的Ca2+、Mg2+、HCO3
-等离子，可以通过煮沸的方式将Mg2+转化
为Mg(OH)2，发生的离子方程式是： 。
（3）金属Mg 可以用来冶炼Ti:2Mg+TiCl4
Ti+2MgCl2。可以用作该反应保护气的
是 。
A．He B．CO2C．N2D．HCl
（4）在蒸发皿中放入研细的碘和镁粉，无现象，滴入几滴水后立即产生大量的紫烟，
紫烟的成分是 （填分子式）；对于实验中水的作用，甲同学认为是水溶解了
I2，增大了I2与Mg 的接触面积，导致了反应加快，乙同学认为是I2与H2O 反应生成了
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酸，是酸与Mg 反应放出热量，加快了I2与Mg 的反应，请利用供选试剂：0.01mol/L I2
的CCl4溶液、0.01 mol/L I2水、I2粉、Mg 粉、蒸馏水，设计实验证明哪位同学的说法
合理： 。（包括实验过程、现象和结论）
（5）一种新型的Mg-H2O2酸性介质电池工作原理如图，正极发生的电极方程式为：
。
2．镁合金及镁的化合物在生产、生活中有着广泛的应用。
（1）镁在元素周期表中的位置是 。
（2）用水氯镁石（主要成分为MgCl2·6H2O）制备金属镁的关键流程如下：
① 一段脱水后，残留固体质量占原样品质量的64.5%，试确定生成物的化学式
。② 二段脱水时，溶入H2和Cl2燃烧产物的目的是 。
③ 该工艺中可循环使用的物质有
（3）储氢材料Mg(AlH4)2在110-200℃的反应为：Mg(AlH4)2 =MgH2 +2Al+3H2↑，每转
移6mol 电子生成氢气的物质的量为 mol。
（4）碱式碳酸镁密度小，是橡胶制品的优良填料，可用复盐MgCO3·(NH4)2CO3·2H2O
作原料制备。
40℃
①
时，复盐开始热解生成MgCO3·3H2O，并有气体产生，该反应的化学方程式为
。
② 制备过程中，需要用到卤水（氯化镁溶液）。某科研小组用沉淀滴定法分析产品中
Cl-的含量，称取6.1000g 产品用适量硝酸溶解，经稀释等步骤最终配得500mL 的溶液。
a．准确量取25.00mL 待测液，用0.1000 mol/ L AgNO3 标准液滴定，滴定前后滴定管
中的液面读数如图所示，则滴定过程中消耗标准液的体积为 mL。
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b.
AgCl
AgBr
AgI
Ag2CrO4
Ksp
2×10-10
5.4×10-13
8.3×10-17
2×10-12
颜
色
白
淡黄
黄
砖红
参照上表数据及信息分析，滴定时可以作指示剂的是 （填数字序号）。
CaCl
①
2
NaBr
②
NaI
③
K
④
2CrO4
c．滴定时，应将溶液调成中性，不能是强酸性或强碱性，其中不能是强碱性的原因是
。
d．产品中氯的质量分数为 （保留三位有效数字）。
3．氮化镁(Mg3N2)是工业上应用广泛的离子化合物，极易与水发生剧烈水解反应。制
备氮化镁的装置如图所示。请回答下列问题：
(1)氮气的电子式 ；氮化镁晶体中组成微粒的半径大小排列顺序为 。
(2)实验时先在 5 内加入镁粉，接下来正确的操作顺序(填序号) 。
①升温至1073K ②加热半小时 ③通氮气 15min ④停止通氮气 ⑤冷却至室温
(3)1 和 7 中加入了相同的试剂 (填名称)，作用为 ；6 的作用为
。
(4)若将 24.000g 镁放 5 中，实验结束后称得增加了 7.000g，则氮化镁的产率是
。
(5)设计简单实验证明 5 中得到的固体中含有氮化镁： 。
4．某化学小组在实验室选用下图所示装置 (夹持装置略)采用镁屑与液溴为原料制备无
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水MgBr2。
已知：①乙醚的熔点为-116.3℃，沸点为34.6℃。
Mg
②
和Br2反应非常剧烈，放出大量的热；MgBr2具有强吸水性；MgBr2能与乙醚发生
反应 MgBr2 +3C2H5OC2H5
MgBr2 • 3C2H5OC2H5。
③不考虑氮气与镁的反应
实验主要步骤如下：
I.选用上述部分装置，正确连接，检查装置的气密性。向装置中加入药品。
II.加热装置A，迅速升温至140℃，并保持140℃加热一段时间，停止加热。
III.通入干燥的氮气，使溴分子缓慢进入装置B 中，直至完全加入。
IV.装置B 中反应完毕后恢复至室温，过滤，将滤液转移至干燥的烧瓶中，在冰水中冷
却，析出晶体，再过滤得三乙醚合溴化镁粗产品。
V.用苯洗涤粗产品，过滤，得三乙醚合溴化镁，将其加热至160℃分解得无水
MgBr2。
请回答下列问题：
(1)装置A 中使用仪器m 的优点是 ；
(2)步骤I 中所选装置的正确连接顺序是a (填小写字母)，装置D 的作用是 ；
(3)若加热装置A 一段时间后发现忘记加入碎瓷片，应该采取的正确操作是 ；
(4)实验中不能用干燥空气代替干燥N2，原因是 ；
(5)有关步骤V 的说法，正确的是 ；
A 可用95%的乙醇代替苯溶解粗品 B 洗涤晶体可选用0℃的苯
C 加热至160℃的主要目的是除去苯 D 该步骤的目的是除去乙醚和可能残留的溴
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(6)为测定产品的纯度(假定杂质不参与反应)，可用EDTA (简写为Y4-，无色)标准溶液
滴定，以络黑T 为指示剂(pH=6.3~11.6 时显蓝色，pH＞11.6 时显橙色)。已知: Mg2+与
络黑T 形成的配合物(Mg2+-络黑T)呈酒红色，Mg2+与Y4-形成的MgY2-为无色；在pH 约
为9 的缓冲溶液中滴定，反应的离子方程式为：Mg2+ + Y4-=MgY2-，Mg2+-络黑T+Y4-
=MgY2- +络黑T。
①判断滴定终点的现象为 ；
②测定前，先称取0.2500g 无水MgBr2产品，溶解后，加入2 滴络黑T 试液作指示剂，
用0.0500 mol·L-1 EDTA 标准溶液滴定至终点，消耗EDTA 标准溶液25.00 mL，则测得
无水MgBr2产品的纯度是 (以质量分数表示)。
5．现拟在实验室里利用空气和镁粉为原料，制取少量氮化镁(Mg3N2)。已知这一过程
中可能发生下列反应：
2Mg+O
①
2
2MgO
3Mg+N
②
2 Mg3N2
2Mg+CO
③
2
2MgO+C
Mg+H
④
2O(蒸气)=MgO+H2
Mg
⑤
3N2+6H2O=3Mg(OH)2+2NH3可供选择的仪器和药品如下图所示。且假设正确操作
时，装置内所发生的反应是完全的。
试回答下列问题：
(1)实验开始时，先点燃 装置中的酒精灯，原因是 ；再将与g 连接的
自来水龙头打开，形成自h 导管流出的气流，则气流依次流经的导管为(填字母代号)：
h→ ；
(2)你是否选择了B 装置，理由是什么 ；
(3)你是否选择了C 装置，理由是什么 ；
(4)如果同时点燃A、E 装置的酒精灯，对实验结果产生的影响 为什么
6．天然水大多含Ca2+、Mg2+、HCO3
-等离子，加热会产生水垢，水垢中一定含有
CaCO3和Mg(OH)2，可能含有MgCO3。
(1)天然水中的HCO3
-来自于空气中的CO2。用相关方程式表示CO2溶于水形成HCO3
-的
过程。
(2)天然水煮沸时，其中微溶的MgCO3转换成难溶的Mg(OH)2，写出发生反应的化学方
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程式。
为确定某水垢样品的成分，利用CaCO3、MgCO3、Mg(OH)2高温分解的性质，精确称
量5.000g 水垢样品，用如下图装置进行实验。
(3)A 中盛放的试剂是 。装置F 的作用是 。反应
结束后，需要再通入一段时间的空气，目的是 。
(4)利用上述装置测定水垢中Mg(OH)2的含量时，需要测量的数据有 。
(5)实验测得装置E 增重2.200g，请问水垢样品中是否含有MgCO3?判断依据是
。
7．由4 种短周期元素组成的化合物X 是一种重要化工原料。某小组对X 的组成与性质
进行探究，记录如下：
已知B 是一种碱性氧化物，工业上常用于制作耐火材料。
请回答：
(1)X 中所含的元素是 。
(2)固体A 隔绝空气加热反应的化学方程式是 。
(3)X 也可跟乙醇发生类似跟水的反应，反应的化学方程式是 。
(4)制备X 一般用相应金属单质与卤代经在合适的溶剂中反应，下列可以作为该反应的
溶剂的是 。
A．水 B．乙醇 C．乙醚 D．稀硫酸溶液
(5)上述实验过程中若X 与水反应生成白色固体的质量小于7.65 g，分析可能的原因
。
8．化合物X(仅含三种短周期元素)是一种储氢材料，X 中某种元素的单质常用来制造
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信号弹和烟火，某研究小组为了探究X 的组成和性质，设计并完成了如下实验。(金属
互化物是全部由金属元素组成的化合物)
(1)写出H 的电子式 。
(2)X 在400℃下分解的化学方程式 。
(3)金属互化物C 分别与足量盐酸和足量氢氧化钠溶液反应产生的气体物质的量之比为
。
9．合成NH3是重要的研究课题，一种合成NH3的流程示意如图。
相关数据如表：
物质
熔
点/℃
沸
点/℃
与N2反应温度/℃
分解温度/℃
Mg
649
1090
>300
Mg3N2：>800
已知：Mg3N2溶于水发生反应Mg3N2+6H2O=3Mg(OH)2↓+2NH3↑
I.固氮：
(1)从结构上解释N2化学性质稳定的原因 。上述固氮反应的化学方程式是 。
固氮的适宜温度范围是 。(填编号)
a.500～600℃ b.700～800℃ c.900～1000℃
(2)检测固氮作用：向固氮后的产物中加水， (填操作和现象)，说明Mg 能起到固
氮作用。
II.转氨：选用试剂a 完成转化。
(3)选用H2O 进行转化，发现从体系中分离出NH3较困难，若选用HCl 气体进行转化，
发现能产生NH3，且产物MgCl2能直接循环利用，但NH3的收率较低，原因是 。
活性炭还原NO2的原理为2NO2(g)+2C(s)
N2(g)+2CO2(g)。一定温度下，在2L 恒容密闭容
器中充入1molNO2和足量C 发生该反应(不考虑2NO2
N2O4)。实验测得NO2的转化
率与时间的关系如图所示：
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(4)反应达到平衡时CO2的体积分数为 ，混合气体的平均摩尔质量
(A)
(B)(填“大于”“小于”或“等于”)。
(5)下列能够判断该反应已达到平衡状态的是 。(填序号)
a.CO2的质量分数保持不变
b.容器中N2与CO2的百分含量之比保持不变
c.2v(逆)(NO2)=V(正)(N2)
d.混合气体的颜色保持不变
10．纳米氧化镁是在磁性、催化方面有许多特异功能的新材料，具有重要价值。工业
以菱镁矿(主要成分为MgCO3，少量FeCO3和SiO2杂质)为原料制备纳米氧化镁工艺流
程如图：
试回答下列问题：
(1)“焙烧”时生成的主要气体有 ；滤渣I 的主要成分为 。
(2)已知在该条件下金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH 如表：
金属离子
Fe2+
Fe3+
Mg2+
开始沉淀pH
6.3
1.5
8.9
完全沉淀pH
8.1
2.8
10.9
上述流程中“氧化”的目的是 。氧化剂常用空气或H2O2而不选用酸性
KMnO4，解释其原因 。
(3)试剂a 可能是 。
(4)资料显示煅烧MgCO3比煅烧Mg(OH)2更容易生成MgO 纳米材料。“沉淀”时若将
NH4HCO3更换成Na2CO3，则产生的后果是 。
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(5)该流程中可以循环利用的物质是 。
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