1、疱丁巧解牛知识巧学一、金属矿物的开发利用1.金属的冶炼 金属的冶炼是指将其中的金属从其化合物中还原出来用于生产和制造各种金属材料的过程。要点提示 冶炼金属的实质就是用还原的方法使金属化合物中的金属离子得到电子变成金属原子。2.金属冶炼的方法 由于不同的金属离子得电子的能力不同，所以冶炼的方法也不同。(1)热分解法:对一些不活泼的金属，可以直接用加热分解的方法使其从化合物中分离出来。如：2HgO2Hg+O22Ag2O4Ag+O22AgNO32Ag+2NO2+O2(2)热还原法:大部分金属的冶炼，采用高温下用还原剂还原的方法。常用还原剂是H2、CO、C、Al等。CuO+H2Cu+H2OFe2O3+
2、3CO2Fe+3CO23V2O5+10Al6V+5Al2O3(3)电解法:非常活泼的金属，通常采用电解法冶炼。MgCl2(熔融)Mg+Cl22Al2O3(熔融)4Al+3O22NaCl(熔融)2Na+Cl23.铝热反应 铝热反应是指Al与金属氧化物反应生成Al2O3和金属单质的反应。实验探究：铝热反应 实验步骤：把两张圆形滤纸分别折叠成漏斗状套在一起，内层漏斗底部剪一个小孔后用水润湿。并架在铁圈上；将5 g炒干的Fe2O3粉末和2 g铝粉混匀后放入纸漏斗中，在混合物上面加少量KClO3固体。中间插一根用砂纸打磨过的镁条，用燃着的小木条点燃镁条，观察现象。 实验现象：放出大量的热，发出耀眼的强光
3、，纸漏斗被烧穿，熔融物落入沙中。 化学方程式：2Al+Fe2O3Al2O3+2Fe要点提示 实验中镁条的作用:镁条燃烧提供热量，并促使KClO3发生分解；氯酸钾的作用:KClO3分解放出O2，使镁条剧烈燃烧，单位时间内放出更多的热量，以引发Al与Fe2O3的反应。4.金属活动顺序与金属冶炼的关系5.矿石资源的合理利用 地球上矿石资源是有限的，必须合理开发利用。合理利用主要的途径有：提高金属矿物的利用率，减少金属的使用量，加强废旧金属资源的回收和再利用，使用其他材料代替金属材料等。（1）海底金属资源的开发。 目前海底矿藏资源的勘探和开采技术还不够成熟，要投入实用更面临许多课题，主要是成本比陆地矿
4、藏高，还存在破坏生态环境等问题。（2）回收废旧钢铁、铝制品的意义。 回收的废旧钢铁、铝制品可用于钢铁和铝的重新冶炼，既能节约能源、保护环境，又能降低金属材料的成本。二、海水资源的开发利用1.海水的组成 海水中含有大量的无机物和有机物。其中H、O、Cl、Na、K、Mg、Ca、S、C、F、B、Br、Si等元素超过总量的99%，其他为微量元素，总计含80多种元素。2.海水的淡化蒸馏淡化（1）装置（2）原理： 海水中的水分受热变成气态，（其余成分因沸点较高，不易气化，留在烧瓶中）经过冷凝管后又冷凝成液态水。经过蒸馏冷凝得到的液态水即为淡水。要点提示 烧瓶中液体的量介于之间。冷凝管中水的流向是下口进，上
5、口出。烧瓶中需加沸石，以防止暴沸。海水淡化的方法还有电渗析法、离子交换法。3.海水中其他资源的利用 海水制盐可食用，还用作工业原料；电解NaCl饱和溶液可制Cl2、N2、NaOH等化工产品；还可以进一步提取镁、钾、溴等其他产品。（1）海水提溴中关键的化学反应 在一支试管中加入少量的溴化钠，再逐滴加入氯水，可以发现溶液颜色由无色变为橙黄色。化学方程式为：Cl2+2Br-=Br2+2Cl- 海水提溴的工艺：即在酸化的浓缩海水中，用氯气置换出溴，将溴蒸出用SO2吸收，转化成氢溴酸，进行富集，最后再用氯气氧化得到产品溴。知识拓展 海水提溴可以与其他生产过程结合起来，如需要一定的温度，利用在火力发电厂和
6、核电站用于冷却的循环海水，再如从海水淡化的副产物中提取溴。这样的综合利用可以减少能耗，降低成本，同时得到更多的产品。（2）实验：证明海带中存有碘元素（3）实验探究：从海带中提取碘 实验步骤：取3 g干海带，把海带表面的附属物用刷子刷净（切勿用水冲洗），剪碎，用酒精润湿，放入坩埚中。用酒精灯灼烧海带至完全成灰，停止加热，冷却。将海带灰转移至小烧杯中，向其中加入10 mL蒸馏水，搅拌、煮沸23 min，过滤。在滤液中滴入几滴稀H2SO4，再加入约1 mL H2O2，观察现象。加入几滴淀粉溶液观察现象。 实验现象：加入H2O2后溶液开始由无色变为棕黄色，加入淀粉溶液后溶液颜色又由棕黄色变为蓝色。 主
7、要原理：2H+2I-+H2O2=I2+2H2O，碘遇淀粉变蓝色。问题探究问题1 用电解法冶炼金属时，为什么要在熔融状态下进行？ 思路:由于在溶液中进行电解时，还有氢离子存在，它会比活泼金属的阳离子先得到电子，形成氢气，所以在溶液中电解活泼金属形成的盐时可能得到氢气、氧气和碱等物质。探究:首先，使用电解法冶炼的金属都是很活泼的金属，它们对应的离子氧化性很弱，所以在溶液中电解得不到它们的单质；其次，当盐类物质处于固态时，没有能自由移动的离子，不能导电，所以固态条件下也无法电解。因此，电解法冶炼金属时需要在熔融状态下进行。问题2 各种金属冶炼的方法的共同点是什么？思路:无论金属的冶炼使用了哪种方法，
8、它的过程始终是一个氧化还原反应。所以只要是原料与产物相同，不管过程中使用了什么方法，转移的电子总数必定相等。探究:无论是哪种冶炼方法，最终的目的都是为了得到金属单质，所以各种金属冶炼的方法的共同点是：在一定条件下把金属元素由化合态转变为游离态。金属冶炼的实质是：用还原的方法使金属化合物中的金属离子得到电子变成金属原子。典题热题例1 冶炼金属一般有下列四种方法:焦炭法；水煤气(或氢气或一氧化碳)法；活泼金属置换法；电解法。四种方法在工业上均有应用。古代有()火烧孔雀石炼铜，()湿法炼铜；现代有()铝热法炼铬，()从光卤石中炼镁。对它们的冶炼方法的分析不正确的是（ ）A.()用 B.()用 C.(
9、)用 D.()用解析：()()()()发生反应的化学方程式分别是:()Cu2(OH)2CO32CuO+CO2+H2OC+2CuO2Cu+CO2，符合；()Fe+CuSO4=FeSO4+Cu，适合于；()2Al+Cr2O3Al2O3+2Cr，适合于；()先从光卤石中提取MgCl2，再电解MgCl2:MgCl2Mg+Cl2，符合。答案：B深化升华 不同的金属应该选择不同的冶炼方法，而在解此类题时除了考虑金属的活动性外，还要注意题给信息中的关键词，如“火烧”暗示加热，“湿法”暗示溶液中，“铝热”暗示与其他活泼金属共热等。例2 下列可被工业上采用的冶金方法是（ ）A.电解熔融的氯化铝制铝 B.电解熔融
10、的氯化镁制镁C.电解氯化钠溶液制钠 D.高温下用H2还原氧化镁制镁解析：氯化铝是共价化合物，熔融状态下以分子状态存在，没有自由移动的离子，不导电，故不能用电解熔融氯化铝的方法制铝。电解NaCl溶液得到NaOH、Cl2和H2，得不到金属钠。工业制镁一般用电解MgCl2的方法，不用H2还原。答案：B 深化升华 在选择工业上采用的冶金方法时，需兼顾科学性与经济性原则，如电解法制铝，原料必须用氧化铝，因为氯化铝是共价化合物；而电解法制镁，原料则须用氯化镁，因为氧化镁熔点比氯化镁高，熔融时消耗大量的能源。例3 从海水中提取金属镁的生产步骤有:浓缩结晶 加熟石灰 加盐酸 过滤 熔融电解，正确的生产顺序是（
11、 ）A. B. C. D.解析：海水中含有Mg2+，加入Ca(OH)2可生成Mg(OH)2沉淀:Mg2+2OH-=Mg(OH)2过滤可得到Mg(OH)2固体。根据金属的冶炼方法知应电解含Mg2+的熔融化合物。若直接加热Mg(OH)2，则Mg(OH)2发生分解生成MgO:Mg(OH)2MgO+H2O，MgO熔点高，很难熔融；工业上不采用电解熔融MgO的方法，而是将Mg(OH)2转化为MgCl2，MgCl2熔点低，电解熔融MgCl2可得金属镁:MgCl2(熔)Mg+Cl2答案：C深化升华 海水中存在的元素大都有两个特点，一是浓度低，二是总量大。所以要从海水中提取某种元素，富集是必不可少的一步，而不
12、同元素的富集方法则应该根据它们自身的性质来进行选择。例4 卫生部规定食盐必须加碘,其中的碘以碘酸钾(KIO3)形式存在。已知溶液中IO-3可以与I-发生如下的反应:IO-3+5I-+6H+=3I2+3H2O，据此反应,可用试剂和一些生活中常见的物质进行试验,证明在食盐中存在着IO-3。可供选用的物质是:自来水 蓝色石蕊试纸 碘化钾淀粉试纸 淀粉 食糖 食醋 白酒。进行上述实验时必须使用的物质是（ ）A. B. C. D.解析：根据题给原理可看出：应提供I-和H+及证明I2存在的淀粉。碘化钾淀粉试纸可提供I-和淀粉，必须选，不必再选。食醋可提供H+，应选。答案：B深化升华 “厨房化学”是最贴近生活的一类化学。在“厨房化学”中，常见的酸是“醋酸”，显碱性的是“纯碱”，可以作为溶剂的是“自来水”和“酒”。