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一工业如何制镁详细流程

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一工业如何制镁详细流程
海水中镁的含量是1.29g/L，仅次于氯和钠，总蕴藏量估计有2×1015t。

在陆地上，镁的矿物主要是菱镁矿（主要成分是MgCO3）。煅烧菱镁矿可以得到氧化镁，再加工成镁。用这种方法制得的氧化镁，纯度不高，还要消耗大量的能源，并且污染环境。如果能从海水中提取镁，不仅可以得到高纯度的镁，而且能耗低、没有污染。所以海水提镁在本世纪40年代开创以来，发展极快。目前世界上生产的镁已有60％取自海水中。

那么，镁是怎样的一种金属呢？怎样从海水中提取镁？从海水中提镁的化学原理和方法对我们有什么启示呢？

镁和海水提镁

镁和镁的化合物 镁是现有最轻的结构金属。它在制取高强度的轻合金中有重要的地位。例如，一种含镁80％（还含有铝、铜、锡、锰、钛等元素）的合金，密度只有1.8g/cm3，不足钢铁的1/4，却有钢铁的强度，是制造汽车、飞机、火箭的重要材料。

镁原子容易失去最外层的两个电子，变成镁离子（Mg2+）。因此，镁的还原性较强，可以用作冶炼一些金属的还原剂。例如，四氯化钛就是用镁来还原成钛的。镁在空气里点燃，放出大量的热，产生耀眼的白光。利用这个性质，镁可以用来制造照明弹等。

氧化镁是白色粉末，味苦，俗称苦土。土壤里含有少量氧化镁，因此它有苦味。氧化镁是离子化合物，熔点高达2800℃，在高温下仍十分稳定，因此是优良的耐火材料。上海宝山钢铁厂所用的耐火材料，要求氧化镁的纯度在98％以上。氧化镁在制造水泥、纸浆、医药、精炼石油和橡胶工业中也有许多用途。

镁盐的种类很多，有的很有实用价值。例如，运动员用来擦手的白色粉末，就是有很强吸湿能力的碳酸镁。硫酸镁是泻盐，可以医治便秘和驱除蛔虫。

海水提镁 海水是含有多种离子的混合溶液，其中阳离子有钠离子、钾离子和镁离子等。海水提镁，就是要把镁离子跟其他阳离子分离开来。利用离子反应生成难溶物质，可以使某些离子从溶液中析出。那么，能不能向海水中加入一种离子，使镁离子变成沉淀析出，而其他的阳离子仍留在海水中呢？

【实验3－1】氯化镁、氯化钠跟碱溶液的反应

在两支试管里分别加入3mL氯化镁溶液和氯化钠溶液。再分别加入1mL氢氧化钠溶液，观察发生的现象。用澄清石灰水代替氢氧化钠溶液，重复做上述实验。

由实验知道，在氯化钠溶液中加入氢氧化钠溶液或石灰水，都不发生明显的变化。而在氯化镁溶液中加入氢氧化钠溶液或石灰水，都生成白色沉淀，这种沉淀是氢氧化镁。反应的化学方程式是

MgCl2＋2NaOH=Mg(OH)2↓+2NaCl

MgCl2＋Ca(OH)2=Mg(OH)2↓+CaCl2

氯化钠和氯化镁都是电解质，它们的溶液中分别有钠离子和镁离子，这跟在海水中存在的形式一样。因此，向海水中加入碱溶液，镁离子也能转变成氢氧化镁，从而跟其他阳离子分离。海水提镁用的碱是廉价的石灰乳，它是利用海滩大量沉积的贝壳资源（主要成分是CaCO3），经煅烧成生石灰再溶于水制成的。

用海水提镁时，先把海水抽入特大的池中，倒入石灰乳，便生成氢氧化镁的悬浊液。待沉淀沉降后取出沉淀，经洗涤后得到纯度很高的氢氧化镁。它没有多大用途，必须使它变成有用的氧化镁和金属镁。

氢氧化镁不稳定，受热后分解成氧化镁和水。

Mg(OH)2MgO+H2O

要使+2价的镁离子得到电子而还原成单质镁，是比较困难的。如果用类似炼铁的方法冶炼镁，需要很高的温度。例如在2000℃下用焦炭还原氧化镁，才能制得单质镁。这样得到的镁常含有较多的杂质。

MgO＋CMg＋CO↑

因此，工业上常用电解法使镁离子在阴极得到电子，还原成单质镁。用电解的方法冶炼镁，先要获得含有镁离子的熔融液。在镁的化合物中，典型的离子化合物有氧化镁和氯化镁。氧化镁的熔点太高（2800℃），而氯化镁的熔点要低得多（714℃）。所以人们选择氯化镁作为电解制取镁的原料。

用盐酸溶解氢氧化镁（或氧化镁），再使溶液浓缩，就得到氯化镁。

Mg(OH)2＋2HCl=MgCl2＋2H2O

图3－2是电解熔融氯化镁的示意图。在熔融的氯化镁中有能自由移动的镁离子。通入直流电后，氯离子向阳极移动，在阳极上失去电子，氧化成氯原子，两个氯原子结合成1个氯分子；镁离子向阴极移动，在阴极上得到电子，还原成单质镁。两个电极上发生的反应是

阳极：2Cl--2e＝Cl2↑

阴极：Mg2+＋2e=Mg

总的电解反应方程式可以表示如下：

MgCl2（熔融）Mg+Cl2↑

为了防止生成的镁在高温下被空气中的氧气氧化，电解时需要在特殊的真空环境下进行。
1．从海水中提取镁的流程：

有关反应的化学方程式：
MgCl2＋Ca（OH）2Mg（OH）2↓＋CaCl2
Mg（OH）2＋2HClMgCl2＋2H2O
MgCl2·6H2OMgCl2＋6H2O↑
MgCl2(融熔)Mg＋Cl2↑
2．镁的化学性质(使用镁时一定要用砂纸将表面氧化膜除去)
（1）与非金属反应
Mg＋Cl2MgCl2；2Mg＋O22MgO；3Mg＋N2Mg3N2；
2Mg＋CO22MgO＋C；
（2）与酸反应：Mg＋2HClMgCl2＋H2↑
（3）与水反应：Mg＋2H2OMg(OH)2＋H2↑（注意：镁只与热水反应，不与冷水反应）
3、镁的用途：镁铝合金用于制造火箭，飞机；镁燃烧发出耀眼白光，常用来制造信号弹及焰火；氧化镁熔点高，是优质耐高温材料等。
化学名称
镁
物理性质
硬度及密度较小，熔点较低的银白色金属，良好的导电性，导热性，延展性。表面均有一层致密的氧化膜。
化
学
性
质

化
学
性
质

与氧气反应

点燃

2Mg+O2 →2MgO
与非金属单质反应
Mg+Cl2 MgCl2
点燃

3Mg+N2 Mg3N2
与水反应
Mg+2H2O Mg(OH)2+H2↑
与酸反应
Mg+2H+＝Mg2++H2↑
与碱反应
不反应
与盐反应
Mg+Cu2+＝ Mg2++Cu
与某些氧化物反应
点燃

2Mg+CO2 2MgO+C
制取
① 煅烧贝壳，制成石灰乳 ② 加入海水沉淀池中 ③ 沉淀与盐酸反应 ④ 蒸发结晶电解

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