04 · 镁 $(Mg)$ 及其化合物

镁的性质

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
化学性质
- 与非金属单质反应
  - 与 $N_{2}$ 反应： $N_{2} + 3 Mg \overset{点燃}{=} Mg_{3} N_{2}$
  - 与 $Cl_{2}$ 反应： $Cl_{2} + Mg \overset{点燃}{=} MgCl_{2}$
  - 与 $S$ 反应： $Mg + S \overset{Δ}{=} MgS$
  - 与 $O_{2}$ 反应： $O_{2} + 2 Mg \overset{点燃}{=} 2 MgO$ （产生强烈白光）
- 与 $CO_{2}$ 反应： $2 Mg + CO_{2} \overset{点燃}{=} 2 MgO + C$ （耀眼白光，黑色固体生成）
- 与 $H_{2} O$ 反应： $Mg + 2 H_{2} O \overset{Δ}{=} Mg (OH)_{2} + H_{2} ↑$
- 与 $H^{+}$ 反应： $Mg + 2 H^{+} \overset{}{=} Mg^{2 +} + H_{2} ↑$
- 特别要注意，很少有金属能与 $NaHCO_{3}$ 溶液发生反应，而镁可以： $4 Mg + 8 NaHCO_{3} + 4 H_{2} O ⟶ 3 MgCO_{3} \cdot Mg (OH)_{2} \cdot 3 H_{2} O + 4 Na_{2} CO_{3} + 4 H_{2} ↑ + CO_{2} ↑$
  镁在空气中燃烧时会同时与 $CO_{2} 、 N_{2} 、 O_{2}$ 反应
工业制备 ${\begin{array}{lr} Mg^{2 +} + 2 OH^{-} \overset{}{=} Mg (OH)_{2} ↓ \\ Mg (OH)_{2} + 2 HCl \overset{}{=} MgCl_{2} + H_{2} O \\ MgCl_{2} (l) \overset{电解}{=} Mg + Cl_{2} ↑ \end{array}$
用途：生产合金，冶金工业上用作还原剂和脱氧剂

氧化镁 $MgO$ ，重要氧化物： $MgO + 2 H^{+} \overset{}{=} Mg^{2 +} + H_{2} O$

氢氧化镁 $Mg (OH)_{2}$

中强酸： $Mg (OH)_{2} + 2 H^{+} \overset{}{=} Mg^{2 +} + 2 H_{2} O$
难溶于水： $Mg^{2 +} + 2 OH^{-} \overset{}{=} Mg (OH)_{2} ↓$
溶解度小于碳酸镁： $M g C O_{3} (s) + 2 O H^{-} \to M g (O H)_{2} (s) + C O_{3}^{2 -}$
例：向 $Mg (HCO_{3})_{2}$ 溶液中加入 $Ca (OH)_{2}$ 溶液：
加入少量： $M g^{2 +} + 2 H C O_{3}^{-} + C a^{2 +} + 2 O H^{-} \to C a C O_{3} ↓ + M g C O_{3} ↓ + 2 H_{2} O$
加入过量： $M g^{2 +} + 2 H C O_{3}^{-} + 2 C a^{2 +} + 4 O H^{-} \to M g (O H)_{2} ↓ + 2 C a C O_{3} ↓ + 2 H_{2} O$

$MgO$ 熔点很高，可作耐火材料
$Mg (OH)_{2}$ 为难溶于水的白色沉淀，常用 $NaOH$ 溶液检验 $Mg^{2 +}$
由于 $Mg (OH)_{2}$ 的溶解度比 $MgCO_{3}$ 的小，故水垢的主要成分是 $Mg (OH)_{2}$

制熟石灰： $CaCO_{3} \overset{高温}{=} CaO + CO_{2} ↑; CaO + H_{2} O \overset{}{=} Ca (OH)_{2}$
沉淀： $MgCl_{2} + Ca (OH)_{2} \overset{}{=} Mg (OH)_{2} ↓ + CaCl_{2}$ （有时候不写沉淀标也行… 具体看老师怎么说）
酸化： $Mg (OH)_{2} + 2 HCl = MgCl_{2} + 2 H_{2} O$
蒸发浓缩，冷却结晶：析出 $MgCl_{2} \cdot 6 H_{2} O$
脱水：在 $HCl$ 气流中使 $MgCl_{2} \cdot 6 H_{2} O$ 脱水制得无水氯化镁
$HCl$ 气流用于抑制 $MgCl_{2}$ 的水解
电解：电解熔融氯化镁制得镁： $MgCl_{2} (熔融) \overset{电解}{=} Mg + Cl_{2} ↑$