1、点面导图第一节 开发利用金属矿物和海水资源考向分析本节高考重点考查：(1)金属的冶炼；(2)垃圾资源的回收利用；(3)海水资源开发利用的方法。多以选择题型呈现，难度中等。预计2013年该部分知识将与环境保护、工农业生产和社会热点等问题结合考查。一、金属矿物的开发利用1金属的冶炼方法金属的冶炼过程就是把金属从化合态还原为游离态的过程。即：Mnne=M。冶炼方法有关的化学方程式电解法冶炼钠_冶炼镁_冶炼铝_热还原法高炉炼铁_H2还原WO3_铝热反应还原Cr2O3_焦炭还原CuO _热分解法冶炼汞_冶炼银_2.金属的回收和资源保护(1)废旧金属最好的处理方法是_。(2)回收利用废旧金属的意义是节约_
2、、减少_、节约能源。(3)合理开发和利用金属矿物资源，有效地使用金属产品、材料。回收利用矿物资源环境污染1(选一选)下列说法不正确的是()A有些活泼金属如铝可作热还原法的还原剂B因为钠性质很活泼，用电解氯化钠溶液的方法来冶炼金属钠C热还原法冶炼金属的反应不一定是置换反应D冶炼银可以直接用加热分解方法【答案】B二、海水资源的开发利用1水资源的利用2化学资源的开发利用(1)氯碱工业()电解NaCl溶液，电解方程式为：_()产物制盐酸：_()制漂白液：_。(2)海水提镁、溴、碘。(3)海水中提取_和_用于核能的开发。(4)新型能源_、_等的开发利用。Cl22NaOH=NaClONaClH2O铀重水潮
3、汐能波浪能2(填一填)海水的淡化 海水中提取食盐 海水中提取金属镁 海水中提取碘 海水中提取溴，上述化工生产中涉及氧化还原反应的有_。【答案】3(选一选)海水是一个巨大的化学资源库，下列有关海水综合利用的说法正确的是()A海水中含有钾元素，只需经过物理变化就可以得到钾单质B海水蒸发制海盐的过程中只发生了化学变化C从海水中可以得到NaCl，电解熔融NaCl可制备Cl2D利用潮汐发电是将化学能转化为电能【答案】C金属的冶炼和铝热反应1.金属活动性顺序与金属冶炼方法的关系金属的活动性顺序K Ca NaMg AlZn Fe SnPb(H)CuHg AgPt Au自然界中存在形态化合态多数是化合态，极少
4、数是游离态游离态主要冶炼方法电解法热还原法热分解法物理方法2.铝热反应(1)原理：高温下铝将金属氧化物中的金属还原出来。(2)实验装置：如图所示。(3)实验现象镁条剧烈燃烧，放出一定的热量，使氧化铁粉末和铝粉在较高温度下发生剧烈的反应。反应放出大量的热，并发出耀眼的强光。纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中。待熔融物冷却后，除去外层熔渣，仔细观察，可以发现落下的是铁珠。(4)铝热反应的应用该反应为放热反应，铝在高温下还原出了单质铁，在冶金工业上也常用这一原理制取熔点较高的金属，如铬、锰等，3MnO24Al=高温 2Al2O33Mn。该反应原理可以应用在生产上，如焊接钢轨等。(2012巢湖一中高
5、三质检)粉末状试样A是由等物质的量的MgO和Fe2O3组成的混合物。现进行如下实验：将适量A进行铝热反应，产物中有单质B生成；另取20 g A全部溶于0.15 L 6.0 molL1盐酸中，得溶液C；将中得到的单质B和溶液C反应，放出1.12 L(标准状况)气体，同时生成溶液D，还残留有固体物质B；用KSCN溶液检验时，溶液D不变色。请填空：(1)中引发铝热反应的实验操作是_，产物中的单质B是_。(2)中所发生反应的化学方程式是_。(3)中所发生的反应的离子方程式是_。(4)若溶液D的体积仍视为0.15 L，则该溶液中c(Mg2)为_，c(Fe2)为_。【精讲精析】MgO不能与铝发生置换反应，
6、所以发生的反应是Fe2O32Al=高温 2FeAl2O3。中发生的反应是Fe2O36HCl=2FeCl33H2O，MgO2HCl=MgCl2H2O。中发生的反应是Fe2FeCl3=3FeCl2，Fe2HCl=FeCl2H2。中加入KSCN溶液不变色，说明Fe3完全被还原为Fe2，溶液D为MgCl2、FeCl2 的混合液。根据题意设20 g A中MgO和Fe2O3的物质的量均为x，则：40 gmol1x160 gmol1x20 g，解得x0.1 mol。溶液中Mg2的物质的量等于MgO的物质的量，c(Mg2)0.1 mol/0.15 L0.67 molL1。反应后原加入的盐酸中的Cl全部转移到F
7、eCl2和MgCl2中，Cl守恒，所以溶液D中n(Cl)n(Mg2)2n(Fe2)26.0 molL10.15 L0.9 mol，n(Fe2)(0.9 mol0.1 mol2)/20.35 mol，所以c(Fe2)0.35 mol/0.15 L2.3 molL1。【答案】(1)加少量KClO3，插上镁条并将其点燃 Fe(2)Fe2O36HCl=2FeCl33H2O，MgO2HCl=MgCl2H2O(3)Fe2H=Fe2H2，Fe2Fe3=3Fe2(4)0.67 molL1 2.3 molL11下列金属的工业制法正确的是()A制钛：用金属钠置换出氯化钛(TiCl4)溶液中的钛B炼铁：用焦炭和空气
8、反应产生的一氧化碳在高温下还原铁矿石中的铁C制钠：用海水作原料制得精盐，再电解纯净氯化钠溶液得到金属钠D炼铜：用黄铜矿经电解精炼得到纯度为99.9%的铜【解析】金属钠与TiCl4溶液中的水反应，不能置换出金属钛，A不正确；电解NaCl溶液不能得到金属钠，C不正确；黄铜矿经冶炼得到粗铜，粗铜再经电解精炼制得纯度为99.9%的铜，D不正确。【答案】B海水资源开发利用(2)有关反应的化学方程式MgCl2Ca(OH)2=Mg(OH)2CaCl2Mg(OH)22HCl=MgCl22H2OMgCl26H2O=HClMgCl26H2OMgCl2(熔融)=电解 MgCl2(2)有关反应的离子方程式2BrCl2
9、=2ClBr2SO2Br22H2O=4H2BrSO24(2)反应的离子方程式2H2IH2O2=I22H2O(2012阳江质检)海水是取之不尽的化工原料资源，可以从海水中提取各种化工原料。如图是工业上对海水的几项综合利用的示意图：试回答下列问题：(1)粗盐中含有Ca2、Mg2、SO等杂质，精制时所用试剂为：A.盐酸；B.BaCl2溶液；C.NaOH溶液；D.Na2CO3溶液。加入试剂的顺序是_。(2)电解饱和食盐水时，与电源正极相连的电极上发生的反应为 _。与 电 源 负 极 相 连 的 电 极 附 近 溶 液pH_(填“变大”、“不变”或“变小”)。若保证电解后饱和食盐水的浓度不变，则可采取的
10、方法是_。(3)由MgCl26H2O晶体脱水制无水MgCl2时，MgCl26H2O晶体 在 _ 气 氛 中 加 热 脱 水，该 气 体 的 作 用 是_。(4)电解无水MgCl2所得的镁蒸气可以在下列_气体中冷却。AH2 BN2 CCO2 DO2【精讲精析】(1)除去杂质又不带入其他杂质离子，合理的试剂顺序是BCDA或者CBDA。(2)电解饱和食盐水时，与正极相连的阳极发生的反应是2Cl2e=Cl2，与负极相连的阴极发生的反应是：2H2e=H2。H不断消耗，使得溶液中c(OH)增大，pH变大。电解过程中逸出的是Cl2、H2，所以要确保原溶液浓度不变，只能向体系中通入一定量的HCl气体以补足损失
11、的H、Cl原子。【答案】(1)BCDA(或CBDA)(2)2Cl2e=Cl2 变大 向电解液中通入一定量的HCl气体(3)HCl 抑制水解平衡MgCl2H2OMg(OH)ClHCl正向进行(4)A2(2012福州高三质量检查)从海水中提取镁的工艺流程如图所示：下列说法错误的是()A用此法提取镁的优点之一是原料来源丰富B步骤电解MgCl2时阴极产生氯气C步骤可将晶体置于HCl气体氛围中脱水D上述工艺流程中涉及化合、分解和复分解反应【解析】工艺流程中的原料(海水和贝壳)来源丰富；电解过程中阳极发生氧化反应有氯气放出，阴极发生还原反应有金属镁生成；为防止镁离子的水解，步骤应将晶体置于HCl气体氛围中
12、脱水；发生化合反应、发生分解反应、发生复分解反应。【答案】B热点探究工艺流程以自然资源开发利用为背景的物质制备、分离与提纯 利用化学方法开发利用资源是当今社会发展的需求，近几年高考实验题一直由此选材命题。在考题中，一般给出生产过程或实验简图，目的是考查物质的性质、反应原理、实验基本操作，尤其是物质的萃取、分液、过滤、蒸馏、蒸发等分离操作。故立足于基本化学知识，将题目中的文字信息、框图信息进行正确转化是答好该类题目的最大关键。解决该类问题应理顺流程，对比提纯前后间的差异，以选取合适的分离、提纯方法。海水中含有丰富的化学元素，下面是某化工厂从海水中提取NaCl、Mg(以MgCl2形式存在)和Br2
13、(以NaBr的形式存在)及综合利用的生产流程简图：请回答：(1)Mg(OH)2中加入盐酸后，要获得MgCl26H2O晶体，需要进行的实验操作依次为_。a蒸馏 b灼烧 c过滤 d蒸发 e冷却结晶(2)目前工业上主要采用离子交换膜法电解饱和食盐水，下列关于离子交换膜电解槽的叙述错误的是_。a精制饱和食盐水进入阳极室b纯水(加少量NaOH)进入阴极室c阴极产物为氢氧化钠和氢气d阴极的电极反应为：Cl22e=2Cl(3)母 液 中 常 含 有 MgCl2、NaCl、MgSO4、KCl等(其溶解度与温度的关系如图所示)，可进一步加工制得一些重要的产品。若将母液加热升温到60以上，随着水分的蒸发，会逐渐析
14、出晶体，此晶体的主要成分是_；过滤上述晶体后，将滤液降温到30以下，又逐渐析出晶体，用一定量的冷水洗涤该晶体，最后可得到比较纯净的_晶体。【精讲精析】(1)要考虑MgCl2的水解。(2)中阳极反应式应为2Cl2e=Cl2。(3)中根据溶解度与温度关系图分析，温度升高至60以上时，MgSO4溶解度随温度的升高而降低，故要析出MgSO4，此时NaCl溶解度受温度影响不大，水分蒸发要析出NaCl；当温度降至30 以下时，KCl的溶解度比MgCl2的溶解度要小得多，故析出KCl。【答案】(1)d、e、c(2)d(3)MgSO4、NaCl KCl(2012潮州潮安中学质检)某同学按如下实验流程提取海带中
15、的碘，请回答相关问题。(1)第步是将海带放入_(填仪器名称)中，用酒精灯充分灼烧灰化。(2)第步为了加快溶解速率并使I充分进入溶液中，可以采取的措施是_(写出两条)。(3)实验进行到某一步骤时应检验碘的存在，具体方法是_。(4)海带灰中还含有其他无机盐类(如硫酸盐、硝酸盐、碳酸盐等)，这些盐类是在流程图中的第_步(填编号)与碘分离的。【解析】(1)灼烧海带应该在坩埚中进行。(2)要加快物质的溶解速率并使之充分溶解，可采用玻璃棒搅拌的方法，加热一般可以加大物质的溶解度。(3)如果是检验氧化后的单质碘，则要取氧化后的溶液于试管中，滴加淀粉溶液检验；如果是检验过滤后的溶液中的碘离子，则要取滤液加入氯
16、水；使碘离子被氧化为单质碘，然后加淀粉溶液检验。(4)在萃取过程中，单质碘进入四氯化碳中，其他盐留在溶液中，通过分液可实现碘和其他盐的分离。【答案】(1)坩埚(2)充分搅拌；加热煮沸(3)取氧化后的溶液少量于试管中，滴加淀粉溶液，若溶液变蓝证明含碘(或：取过滤后的溶液少量于试管中，滴加几滴氯水再滴加淀粉溶液，若溶液变蓝证明含碘)(4)高考题组一 金属冶炼1(2011上海高考)高炉炼铁过程中既被氧化又被还原的元素是()A铁 B氮C氧D碳【解析】本题考查工业炼铁过程中的反应原理。高炉炼铁过程中，碳与氧气反应生成二氧化碳，二氧化碳在高温下再与碳反应生成还原剂一氧化碳，CO与铁矿石反应又生成CO2，碳
17、元素既被氧化又被还原。【答案】D2(2011全国大纲高考)下图中，A、B、C、D、E 是单质，G、H、I、F 是 B、C、D、E 分别和 A 形成的二元化合物。已知：反应 CG高温 BH 能放出大量的热，该反应曾应用于铁轨的焊接；I 是一种常见的温室气体，它和 E 可以发生反应：2EI=点燃 2FD，F 中 E 元素的质量分数为 60%。回答问题：(1)中反应的化学方程式为_；(2)化合物I的电子式为_，它的空间构型是_；(3)1.6 g G溶于盐酸，得到的溶液与铜粉完全反应，计算至少所需铜粉的质量(写出离子方程式和计算过程)_；(4)C 与 过 量 NaOH 溶 液 反 应 的 离 子 方
18、程 式 为_，反应后溶液与过量化合物I反应的离子方程式为_；(5)E在I中燃烧观察到的现象是_。【解析】由反应 CG高温 BH 曾应用于铁轨的焊接，推出 C、G 为 Al 和 Fe2O3，B、H 为 Fe 和 Al2O3。又知 G、H 分别是 B、C 和 A 形成的二元化合物，那么 G 为 Fe2O3，H 为 Al2O3，从而推知 B 为 Fe，C 为 Al，A 为 O2。I 是一种常见的温室气体，则 I 为 CO2，又知 I(CO2)是 D 和 A(O2)形成的二元化合物，则 D为碳。结合反应 2EI=点燃 2FD，F中 E元素的质量分数为 60%可知，E 为 Mg，F 为 MgO。Fe2O
19、3 溶于盐酸生成 Fe3，Fe3与铜粉发生反应 2Fe3Cu=2Fe2Cu2。n(Fe2O3)1.6 g160 gmol10.010 mol,0.010 mol Fe2O3生成 0.020 mol Fe3，Fe3与铜粉反应时消耗 0.010 mol Cu，即 0.64 g。【答案】(1)2AlFe2O3=高温 Al2O32Fe(3)Fe2O36H=2Fe33H2O2Fe3Cu=2Fe2Cu2，n(Cu)n(Fe2O3)1.6 g160 gmol10.010 mol，铜粉的质量0.010 mol64 gmol10.64 g(4)2Al2OH2H2O=2AlO2 3H2AlO2 CO22H2O=A
20、l(OH)3HCO3(注：不要求写 OHCO2=HCO3)(5)镁条剧烈燃烧，生成白色粉末，反应器内壁附着有黑色的固体高考题组二 海水资源的综合利用3(2011山东高考节选)实验室以含有 Ca2、Mg2、Cl、SO24、Br等离子的卤水为主要原料制备无水 CaCl2和 Br2，流程如下：(1)操作使用的试剂是_，所用主要仪器的名称是_。(2)加入溶液W的目的是_。用CaO调节溶液Y的pH，可以除去Mg2。由表中数据可知，理论上可选择的pH最大范围是_。酸化溶液Z时，使用的试剂为_。开始沉淀时的pH沉淀完全时的pHMg29.611.0Ca212.2c(OH)1.8 molL1【解析】(1)由题意知操作为分液，而含溴的溶液从下层分离，所用萃取剂密度比水大，应为 CCl4，分液的主要仪器为分液漏斗。(2)加入 W 的目的是除去 SO24；用调节 pH 的方法除去 Mg2，故应使 Mg2完全沉淀而 Ca2不沉淀，故 pH 的最大范围为11.012.2；酸化溶液时为不引入杂质，应选盐酸。【答案】(1)四氯化碳 分液漏斗(2)除去溶液中的 SO24 11.0pH12.2 盐酸 课时知能训练
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