1、第一节自然资源的开发利用基础课时19金属矿物与海水资源的开发利用学 习 任 务1了解金属在自然界中的存在形式，掌握金属冶炼的一般方法和原理。以金属矿物的开发利用为例，了解依据物质的性质及其变化综合利用资源的方法，体会化学对促进人与自然和谐相处的意义。培养“宏观辨识与社会责任”的核心素养。2以海水资源的开发利用为例，了解依据物质的性质及其变化综合利用资源的方法，体会化学对促进人与自然和谐相处的意义。培养“科学探究与社会责任”的核心素养。知识点一金属矿物的开发利用1金属元素在自然界中存在的形态(1)极少数的不活泼金属(金、铂等)以游离态的形式存在。(2)绝大多数金属元素以化合物的形式存在于自然界。
2、(3)在地壳中，含量最高的金属元素是铝，其次是铁。2金属冶炼原理与实质(1)原理：将金属从化合物中还原出来。(2)实质：化合物中金属得到电子被还原生成金属单质。3.金属冶炼方法(1)加热分解法(写出化学方程式)制Hg：2HgO2HgO2。制Ag：2Ag2O4AgO2。(2)电解法(写出化学方程式)制Mg：MgCl2(熔融)MgCl2。制Al：2Al2O3(熔融)4Al3O2。制Na：2NaCl(熔融)2NaCl2。(3)热还原法：高温加热条件下用还原剂把金属还原出来常用还原剂有焦炭、一氧化碳、氢气、铝等。高炉炼铁：CO还原Fe2O3的化学方程式为3COFe2O32Fe3CO2。铝热反应：Al还
3、原Fe2O3的化学方程式为2AlFe2O32FeAl2O3。微提醒：自然资源包括土地与土壤资源、矿产资源、生物资源、水资源、能源资源、环境资源等。可持续发展包括经济、社会、资源、环境可持续发展等。4合理开发和利用金属资源的主要途径(1)提高金属矿物的利用率；(2)开发环保高效的金属冶炼方法；(3)防止金属的腐蚀；(4)加强废旧金属的回收和再利用；(5)使用其他材料代替金属材料。判断正误(正确的打“”，错误的打“”)。(1)金属矿物中的金属均是化合态存在。()(2)金属冶炼的原理是化合态的金属发生氧化反应被氧化。()(3)电解熔融的MgCl2和AlCl3可以分别得到Mg和Al。()(4)CO、H
4、2、Al还原Fe2O3生成Fe的反应均为置换反应。()知识点二海水资源的开发利用1海水水资源的利用(1)海水水资源的利用，主要包括海水淡化和直接利用海水进行循环冷却等。(2)海水淡化：通过从海水中提取淡水或从海水中把盐分离出去，都可以达到淡化海水的目的。海水淡化的方法主要有蒸馏法、电渗析法、离子交换法等。其中蒸馏法的历史最久，技术和工艺也比较成熟，但成本较高。2海水的化学资源利用(1)海水中的化学元素海水中含量最多的为O、H两种元素，还有Cl、Na、Mg、S、Ca、K、Br、C、Sr、B、F等11种元素。其他为微量元素，如Au。(2)海水中化学资源的利用(3)从海水中获取能源从海水中提取铀和重
5、水，用于核能开发。开发潮汐能、波浪能等新型能源。判断正误(正确的打“”，错误的打“”)。(1)海水通过离子交换法可以得到纯水。()(2)海水中含量最多的元素为H和O。()(3)海水中含有钾元素，仅通过物理变化就可以得到金属钾。()(4)海水淡化可以加明矾净化。()海水中的非金属元素通过什么反应提取出来？提示：通过氧化反应提取。金属的冶炼原理与方法1人类使用金属的年代先后顺序与金属活动性有什么关系？青铜器和铁器时代哪个时间早？提示：金属越活泼，冶炼时所需条件要求越高，在人类历史上出现的相对晚一些。金属越不活泼，冶炼的方法越简单，人们使用的时间越早，所以青铜器时代比铁器时代早。2工业电解法冶炼铝，
6、需要什么试剂和电极材料？电极材料消耗吗？提示：Al2O3和冰晶石，电极为碳素电极，电极材料在电解过程中有消耗。3当铁轨有缝隙时，维修工人常将铝粉与氧化铁的混合物点燃，让熔融的铁水流入铁轨的裂缝，冷却后就将铁轨牢牢的黏结在一起。其中的原理是什么？写出化学方程式。提示：高温条件下，铝粉与Fe2O3发生置换反应，化学反应方程式为Fe2O32AlAl2O32Fe。1金属的冶炼(1)原理：Mnne=M(2)金属冶炼方法与金属活动性的关系金属活动性顺序K、Ca、Na、Mg、AlZn、Fe、Sn、Pb、(H)、CuHg、AgPt、Au金属原子失电子能力强弱金属离子得电子能力弱强主要冶炼方法电解法热还原法热分
7、解法富集法注意：工业上冶炼镁是电解MgCl2而不是MgO的原因是MgO的熔点比MgCl2的高，冶炼铝是电解Al2O3而不是AlCl3的原因是AlCl3是共价化合物，熔融状态下不导电。2铝热反应拓展链接(1)概念：铝与某些难熔金属氧化物(如Fe2O3、Cr2O3、MnO2等)在高温条件下发生的置换反应称为铝热反应。(2)反应原理(以铝和氧化铁反应为例)：Fe2O32Al2FeAl2O3，实验如图。(3)铝热剂：铝粉和某些难熔金属氧化物(如Fe2O3、Cr2O3、MnO2等)的混合物。(4)反应特点：在高温下进行，反应迅速并放出大量的热，新生成的金属单质呈熔融态且易与Al2O3(固态)分离。(5)
8、应用：在冶金工业上常用这一原理制取熔点较高的金属，如Fe、Cr、Mn等；也可用于焊接钢轨等。1下列说法正确的是()A金属的冶炼原理，就是利用氧化还原反应原理，在一定条件下将金属从其化合物中还原出来B冶炼金属时，必须加入一种物质作为还原剂C金属由化合态变为游离态，可能被还原，也可能被氧化D金属单质被发现和应用得越早，其在地壳中的含量越高AA项，金属冶炼是将金属化合物还原为金属单质的过程，正确；B项，冶炼金属并不一定要加入还原剂，如电解法制取钠和镁，错误；C项，金属由化合态变为游离态，都是由高价态降低到0价，故一定被还原，错误；D项，金属被发现和应用的早晚与其在地壳中的含量无关，如虽然铝是地壳中含
9、量最高的金属元素，但其被发现和应用的时间却比铁、铜晚得多，错误。2下表中金属的冶炼原理与方法不完全正确的是()选项冶炼原理方法A2HgO2HgO2热分解法B2Al2O3(熔融)4Al3O2电解法CCu2SO22CuSO2热分解法DFe2O32Al2FeAl2O3热还原法答案C3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()用 D()用B()湿法炼铜是利用Fe与CuSO4反应，B错误。4下列
10、关于铝热反应2AlFe2O3Al2O32Fe的说法不正确的是()A该反应中Al作还原剂B该反应中氧化产物与还原产物的物质的量之比为12C该反应中冶炼1 mol Fe转移2 mol电子D该反应可用于焊接钢轨C由题中化学方程式可知，反应中Fe的化合价由3降为0，则冶炼1 mol Fe转移3 mol电子。海水资源的开发利用从海水提溴工艺流程如图所示：请思考下列问题：1海水中加酸和氯气的目的是什么？写出有关离子方程式。提示：Cl2氧化Br生成Br2，Cl22Br=Br22Cl。2“X”是什么物质？目的是什么？写出有关离子方程式。提示：X是SO2，目的是还原Br2进而吸收Br2生成HBr，使溴得到富集。
11、3“Y”是什么？目的是什么？提示：Y是蒸馏塔，目的是蒸馏出Br2。1海水提溴海水提溴的常用方法是空气吹出法。(1)主要流程(2)主要反应Cl22Br=Br22Cl(氧化)Br2SO22H2O=2HBrH2SO4(富集)Cl22Br=Br22Cl(提取)2海带中含有碘元素的检验及碘的提取(1)海带中含有碘元素的检验关键反应的反应原理：2H2IH2O2=I22H2O。实验步骤及证明方法：(2)海带中提碘工艺流程：海带浸泡氧化过滤提纯碘单质。主要的化学反应原理：Cl22KI=2KClI2。3海水提镁(1)工艺流程(2)主要的化学反应原理CaCO3CaOCO2CaOH2O=Ca(OH)2Ca(OH)2
12、MgCl2=Mg(OH)2CaCl2Mg(OH)22HCl=MgCl22H2OMgCl2(熔融)MgCl25下列说法正确的是()A除去粗盐中杂质(Mg2、SO、Ca2)，加入的药品顺序为NaOH溶液Na2CO3溶液BaCl2溶液过滤后加盐酸B海水提溴的流程：浓缩海水氯气氧化通热空气吹出Br2SO2还原氯气氧化Br2C海水晒盐的原理是蒸馏D无论是海水波浪发电还是潮汐发电，都是将化学能转化为电能B在Na2CO3溶液沉淀Ca2之后加入过量BaCl2溶液，不能除去过量的Ba2，故A错误；海水浓缩后，氯气氧化Br发生反应2BrCl2=2ClBr2，通热空气吹出Br2后，溴和二氧化硫发生反应Br2SO22
13、H2O=2HBrH2SO4，最后氯气氧化Br发生反应2BrCl2=2ClBr2，流程合理，故B正确；海水晒盐的原理是蒸发水分，使食盐结晶析出，故C错误；波浪发电和潮汐发电的过程中没有发生化学变化，不能将化学能转化为电能，故D错误。6海水提镁的主要流程如下：下列说法正确的是()试剂M是盐酸流程中的反应全部都是非氧化还原反应操作b只是过滤用海水晒盐后的饱和溶液加石灰乳制Mg(OH)2电解熔融MgCl2比电解熔融的MgO制金属镁更节约能量A B C DD电解熔融氯化镁的反应属于氧化还原反应，因此是错误的。操作b应是蒸发、结晶、过滤，因此是错误的。1下列说法不正确的是()A从自然界中获得金属单质均需要
14、通过化学方法B金属活动性不同，冶炼方法也有所不同C地球上金属矿物资源是有限的，因此，应提高金属矿物的利用率D废旧金属的回收再利用，有利于环境保护A自然界中的绝大多数金属元素以化合态形式存在，这些金属单质的获得需要通过化学方法，极少数金属元素如Au、Pt等以游离态形式存在，这些金属单质的获得只需要通过物理方法(如富集法)，A项错误；金属活动性不同，金属阳离子被还原的难易程度不同，冶炼方法不同，B项正确；金属矿物资源是有限的，既要提高金属矿物的利用率，又要回收再利用废旧金属，C、D项正确。2下列化工生产原理错误的是()可以通过电解熔融的氯化钠来制取金属钠可以将钠加入饱和氯化镁溶液中制取镁用电解法冶
15、炼铝时，原料是氯化铝高炉炼铁时所发生的反应都是放热反应，故无需加热A B C DD常用电解熔融NaCl的方法冶炼金属Na，正确；Na非常活泼，将Na加入饱和MgCl2溶液中，Na先与H2O反应生成NaOH和H2，Mg2再与OH反应生成Mg(OH)2沉淀，错误；AlCl3为共价化合物，熔融状态下不导电，故冶炼铝使用的是Al2O3，错误；高炉炼铁时所发生的反应有些是放热反应，如Fe2O33CO2Fe3CO2，但仍需要高温，错误。故选项D符合题意。3(素养题)海水淡化可采用反渗透法，如图所示，对半透膜右侧的海水加压，水分子可以透过半透膜进入左侧淡水池，而海水中的各种离子等不能透过半透膜。下列对加压后
16、右侧海水成分变化的分析正确的是()A溶质质量增加 B溶液质量不变C溶剂质量减少 D溶质质量分数不变C加压后，溶质不能透过半透膜，右侧海水中溶质质量不变，水分子透过半透膜进入左侧淡水池，右侧溶剂质量减少，溶液质量减少，溶质质量分数增大，故选项C正确。4“空气吹出法”海水提溴的工艺流程如下：下列说法中，不正确的是()A实验室保存溴通常加少量水B海水提溴与海水提镁发生的所有反应均为氧化还原反应C经过吸收塔后，溴元素得到了富集D蒸馏塔中也发生了化学变化B溴易挥发，加水液封可以减少挥发损失，故A正确；海水提镁的过程中，发生了镁盐与碱反应生成氢氧化镁的复分解反应，为非氧化还原反应，故B错误；经过吸收塔后，
17、溶液中的Br浓度远大于进入吹出塔之前的海水中的Br浓度，因此溴元素得到了富集，故C正确；蒸馏塔中发生的反应为2BrCl2=2ClBr2，故D正确。5(素养题)海洋资源的利用具有广阔前景。(1)无须经过化学变化就能从海水中获得的物质是_(填序号)。ACl2 B淡水 C烧碱 D食盐(2)从海水中提取溴的主要步骤是向浓缩的海水中通入Cl2，将Br氧化，该反应的离子方程式是_。(3)下图是从海水中提取镁的简单流程。工业上常用于沉淀Mg2的试剂A是_，Mg(OH)2转化为MgCl2的离子方程式是_。由无水MgCl2制取Mg的化学方程式是_。解析(1)Cl2和烧碱均需要通过电解饱和氯化钠溶液制得，反应过程
18、中有新物质生成，属于化学变化，故A、C项错误；用蒸馏等方法可将海水转化得到淡水，属于物理变化，故B项正确；海水经太阳暴晒，水分蒸发后即得食盐，不需要化学变化就能够从海水中获得，故D项正确。(2)氯气具有强氧化性，能和溴离子发生置换反应生成溴，离子方程式为Cl22Br=Br22Cl。(3)工业上常用石灰乳沉淀Mg2，Ca(OH)2和镁离子反应生成Mg(OH)2，氢氧化镁和盐酸反应得到氯化镁和水，反应的离子方程式为Mg(OH)22H=Mg22H2O。镁是活泼金属，可通过电解熔融氯化镁冶炼镁，电解反应的化学方程式为MgCl2(熔融)MgCl2。答案(1)BD(2)Cl22Br=Br22Cl(3)石灰乳Mg(OH)22H=Mg22H2OMgCl2(熔融)MgCl2
