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鎂的理化性質(含化學式)、制備方法(含化學式)

元素名稱:鎂(měi)

元素類型:金屬

相對原子質量:24.3050(6)

化學式:Mg

核內質子數:12

核外電子數:12

核電荷數:12

電子層數:12

核電荷數:1212

電子層數:3

電負性:1.31

氧化態:

電子層:KLM

外圍電子排布:3s2

原子量:24.3050

晶體結構:晶胞為六方晶胞。

電子親和能:-21 KJ-mol-1

第壹電離能:738 KJ-mol-1

第二電離能:1451 KJ-mol-1

第三電離能:7733 KJ-mol-1

單質密度:1.738 g/cm3

單體熔點:650.0 °C

單體沸點:1170.0 °C

原子半徑:1.72埃

離子半徑:0.66(+2)埃

**** 價半徑:1.36埃

熱導率:156 W/(m-K)

鎂屬於元素周期表中的 IIA 族(第二大族)堿土金屬元素。它具有銀白色光澤,稍有韌性。鎂的密度小,電離傾向大。

在空氣中,鎂的表面會生成壹層很薄的氧化膜,使空氣難以與之發生反應。鎂能與酒精和水反應生成氫氣。鎂粉或鎂帶在空氣中燃燒時會發出強烈的白光。在氮氣中高溫加熱時,鎂會生成氮化鎂(Mg3N2);鎂還能與鹵素發生強烈反應;鎂還能與硫化物直接結合。鎂的檢測可用 EDTA 滴定法分析

化學性質

具有較強的還原性,能與熱水反應放出氫氣,燃燒時能產生耀眼的白光,鎂與氟化物、氫氟酸和鉻酸不發生作用、也不受苛性侵蝕,但極易溶於有機酸和無機酸,鎂能直接與氮、硫和鹵素等化學物質結合,包括烴類、醛類、醇類、酚類、胺類、脂類和硫。包括烴、醛、醇、酚、胺、脂類和大多數油類在內的有機化學品只與鎂有輕微作用或根本沒有作用。不過,與鹵代烴在無水條件下的反應更為劇烈(生成格氏試劑),鎂與二氧化碳發生燃燒反應,因此鎂燃燒不能被二氧化碳滅火器撲滅。鎂能與 N2 和 O2 反應,所以鎂在空氣中燃燒時,會同時生成 Mg3N2 和 MgO。

1.與非金屬單質的反應:

2Mg+O2===點燃===2MgO

3Mg+N2=== 點火===Mg3N2

Mg+Cl2=== 點火===MgCl2 <

2.與水反應:

Mg+2H2O====Mg(OH)2+H2 ↑

3. 與酸反應:

Mg+2HCl=MgCl2+H2 ↑ Mg+H2SO4=MgSO4+H2 ↑

4.與氧化物的反應:

2Mg+CO2===點燃===Mg3N2

2Mg+CO2===點燃===MgCl2 < CO2===點燃===2MgO+C

*註:此反應壹般在氧氣充足時或發生 C+O2=CO2 (點燃)後不發生,故反應後未見黑色固體生成。

5.鎂與氯化銨的反應:

鎂+2NH4Cl===氯化鎂+2NH3↑+H2↑

NH4++H2O===(可逆)===NH3-H2O + H+(水解)

Mg+ 2H+ =====Mg2+ +H2↑ NH3H2O====NH3↑+ H2O

Mg+ 2H+ =====Mg2+ +H2↑ NH3H2O====NH3↑ +H2O

鎂的制備

工業制備

鎂存在於菱鎂礦(碳酸鎂)MgCO3中。白雲石(碳酸鈣鎂)CaMg(CO3)2。光鹵石(水合氯化鎂鉀)KCl-MgCl2-H2O。工業上利用電解熔融氯化鎂或在電爐中用矽鐵等使其還原而生產金屬鎂,前者稱為熔鹽電解法,後者稱為矽熱還原法。

熔鹽電解法 MgCl2(l) = Mg(s)+Cl2(g)↑

矽熱還原法

① CaCO3(s) = (高溫)CaO(s)+CO2(g)↑

② CaCO3(s) = (高溫)CaO(s)+CO2(g)CaO(s)+H2O(l) = Ca(OH)2(s)

② Ca(OH)2(aq)+MgCl2( aq)=Mg(OH)2(s)↓+CaCl2(aq)

③ Mg(OH)2(s)+2HCl(l)+6H2O(l)=MgCl2-6H2O(s)+2H2O(l)

④ MgCl2-6H2O(s)=(HCl) MgCl2(s)+6H2O(l)

⑤ MgCl2(l) == 熔融電解 == Mg(s) + Cl2(g)↑

從海水中提取

氯化鎂可以從海水中提取、每立方英裏海水中含有約 120 億磅鎂。

MgCl2-6H2O(s) = MgCl2(s) +6H2O(l)

MgCl2(l) == 熔融電解 == Mg(s) + Cl2(g)↑

MgCl2(l) == 熔融電解 == Mg(s) + Cl2(g)↑

MgCl2(l) == Mg(s) +6H2O(l)

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