元素及其化合物 · 四 · 「镁 $(\ce{Mg})$ 及其化合物」

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. 化学性质

   • 与非金属单质反应

   • 与 $\ce{N2}$ 反应：$\ce{N2 +3Mg \xlongequal{点燃}Mg3N2}$

   • 与 $\ce{Cl2}$ 反应：$\ce{Cl2 +Mg \xlongequal{点燃}MgCl2}$

   • 与 $\ce{S}$ 反应：$\ce{Mg + S \xlongequal{\Delta} MgS}$

   • 与 $\ce{O2}$ 反应：$\ce{O2 +2Mg \xlongequal{点燃}2MgO}$（产生强烈白光）

   • 与 $\ce{CO2}$ 反应：$\ce{2Mg + CO2 \xlongequal{点燃} 2MgO + C}$（耀眼白光，黑色固体生成）

   • 与 $\ce{H2O}$ 反应：$\ce{Mg + H2O\xlongequal{\Delta} Mg(OH)2 + H2 ^}$

   • 与 $\ce{H+}$ 反应：$\ce{Mg + 2H+\xlongequal{} Mg^2+ + H2 ^}$

   镁在空气中燃烧时会同时与 $\ce{CO2、N2、O2}$ 反应

3. 工业制备 $\left{\begin{array}{lr}\ce{Mg^2+ + 2OH- \xlongequal{} Mg(OH)2 v}\\ce{Mg(OH)2 + 2HCl \xlongequal{} MgCl2 + H2O}\\ce{MgCl2(l) \xlongequal{通电} Mg + Cl2 ^}\\end{array}\right.$

4. 用途：生产合金，冶金工业上用作还原剂和脱氧剂

镁的重要化合物

1. 氧化镁 $\ce{MgO}$ ，重要氧化物：$\ce{MgO +6H+\xlongequal{} Mg^2+ +H2O}$

2. 氢氧化镁 $\ce{Mg(OH)2}$

   1. 中强酸：$\ce{Mg(OH)2 +2H+\xlongequal{} Mg^2+ +2H2O}$

   2. 难溶于水：$\ce{Mg^2+ +2OH- \xlongequal{}Mg(OH)2 v}$

   3. 溶解度小于碳酸镁：$\ce{MgCO3 +H2O\xlongequal{\Delta} Mg(OH)2 +CO2 ^}$

1. $\ce{MgO}$ 熔点很高，可作耐火材料

2. $\ce{Mg(OH)2}$ 为难溶于水的白色沉淀，常用 $\ce{NaOH}$ 溶液检验 $\ce{Mg^2+}$

3. 由于 $\ce{Mg(OH)2}$ 的溶解度比 $\ce{MgCO3}$ 的小，故水垢的主要成分是 $\ce{Mg(OH)2}$

海水中镁的提取

1. 制熟石灰：$\ce{CaCO3\xlongequal{高温}CaO +CO2 ^;CaO +H2O\xlongequal{}Ca(OH)2}$

2. 沉淀：$\ce{MgCl2 + Ca(OH)2\xlongequal{}Mg(OH)2 v + CaCl2}$ （有时候不写沉淀标也行…）

3. 酸化：$\ce{Mg(OH)2 + 2HCl=MgCl2 + 2H2O}$

4. 蒸发浓缩，冷却结晶：析出 $\ce{MgCl2·6H2O}$

5. 脱水：在 $\ce{HCl}$ 气流中使 $\ce{MgCl2·6H2O}$ 脱水制得无水氯化镁

   $\ce{HCl}$ 气流用于抑制 $\ce{MgCl}$ 的水解

6. 电解：电解熔融氯化镁制得镁：$\ce{MgCl2(熔融)\xlongequal{电解}Mg+ Cl2 ^}$