1、第一节 开发利用金属矿物和海水资源 一、金属活动性顺序、金属的性质、金属的冶炼例1金属材料在日常生活以及生产中有着广泛的应用。下列关于金属的一些说法不正确的是()A合金的性质与其组成金属的性质不完全相同B工业上金属Mg、Al都是用电解熔融氯化物制得的C金属冶炼的本质是金属阳离子得到电子变成金属原子D越活泼的金属越难冶炼解析：合金的性质与其成分金属的性质不完全相同，如硬度、强度更大，熔点更低等，A项正确；因为AlCl3为共价化合物，熔融时不导电，冶炼铝应用电解Al2O3(熔融)的方法，B项错误；金属冶炼的实质就是把金属阳离子还原为金属原子，越活泼的金属，其阳离子的氧化性越弱，越难被还原，C、D两
2、项正确。答案：B名师点睛：选择金属冶炼的方法要依据金属在自然界中的存在形态和金属的活泼性强弱。在金属活动性顺序中，金属的位置越靠后，越容易被还原；金属的位置越靠前，越难被还原。金属活动性顺序中KAl之间的活泼金属多用电解法制取其金属单质；MnCu之间的中等活泼金属常用普通还原剂(如C、CO、H2等)还原法；Hg、Ag等不活泼金属常用热分解其化合物的方法制取；Pt、Au等金属在自然界中主要以单质形式存在，可用物理方法分离得到。变式应用1工业上冶炼金属一般用热分解法、热还原法和电解法。你认为选择方法的主要依据是(D)A金属在自然界的存在形式B金属元素在地壳中的含量C金属熔点高低D金属阳离子得电子的
3、能力解析：冶炼金属选择方法是根据金属的活动性，金属冶炼是金属阳离子得电子的过程，即金属冶炼方法与金属阳离子得电子能力有关。二、铝热反应实验探究特别提示：铝热反应的注意事项。(1)铝热反应是指铝热剂在高温下发生剧烈反应并放出大量热的化学反应，其中镁条为引燃物质，氯酸钾为助燃物质。(2)铝热反应的实质是用较活泼的铝，把活动性相对较弱的金属从其氧化物中还原出来。(3)反应特点是在高温下进行，反应迅速并放出大量的热，新生成的金属单质呈液态且易与Al2O3分离。(4)铝热剂是指铝粉和某些金属氧化物(Fe3O4、Cr2O3、V2O5等)组成的混合物。(5)在冶金工业中常用这一原理制取熔点较高的金属，如V、
4、Cr、Mn等；另外该反应原理也可以应用在其他方面，如焊接钢轨等。例2如右图所示，用两张圆形滤纸分别折叠成漏斗状，套在一起，使四周都有四层。把内层滤纸取出，在底部剪一个小孔，用水润湿，再跟另一纸漏斗套在一起，架在铁圈上，下面放置一盛沙的蒸发皿。把5 g干燥的氧化铁粉末和2 g铝粉混合均匀，放在纸漏斗中，上面加少量氯酸钾，并在混合物中间插一根镁条，用小木条点燃镁条，观察发生的现象。通过以上实验信息，回答下列问题。(1)写出该反应的化学方程式：_，在该反应中，_是氧化剂，_是还原剂，该反应称为_反应。(2)该实验的实验现象是：_。镁条剧烈燃烧 放出大量的热，并发出耀眼的光，火星四射 纸漏斗的下部被烧
5、穿 有红热状的液珠落入蒸发皿内的细沙上，液珠冷却后变为黑色固体(3)写出下列操作或物质的作用：内层纸漏斗底部剪一个孔：_；蒸发皿盛沙：_；镁条：_；氯酸钾：_。解析：铝热反应为置换反应，其中铝热剂为铝粉和金属氧化物，引燃剂为KClO3。(1)铝热反应为2AlFe2O32FeAl2O3，该反应中Fe2O3作氧化剂，Al作还原剂。(2)全为该铝热反应的现象。(3)铝热反应实验中：为使熔融物易落下，通常在内层滤纸漏斗底部剪一个孔；为防止溅落物炸裂蒸发皿，通常在蒸发皿内盛沙子；反应中镁条引起氯酸钾分解；氯酸钾引发铝热反应。答案：(1)Fe2O32AlAl2O32Fe Fe2O3 Al 铝热(2)(3)
6、使熔融物易于落下 防止溅落物炸裂蒸发皿 引起氯酸钾分解 引发铝热反应名师点睛：(1)本实验中镁条的作用：镁条燃烧提供热量，促使KClO3发生分解。(2)氯酸钾的作用：氯酸钾分解放出O2，使镁条剧烈燃烧，单位时间内放出更多的热量，以引发Al和Fe2O3的反应。变式应用2某同学欲利用教材中的实验装置探究“铝热反应”中熔融物的成分。“铝热反应”发生的主要反应：2AlFe2O3=Al2O32Fe，该同学经查阅化学手册知Al、Al2O3、Fe、Fe2O3熔点、沸点数据如下：(1)该同学推测，铝热反应所得到的熔融物应是铁铝合金。其理由是：_。(2)设计一个简单的实验方案，证明上述所得的块状熔融物中含有金属
7、铝，该实验所用试剂是_，反应的离子方程式为_。(3)该同学为确定熔融物中是否还会有残留的Fe2O3，将熔融物用酸完全溶解后加入KSCN试剂。请你分析该设计 是 否 正 确(选 填“正 确”或“不 正确”)_，理 由 是(用 离 子 方 程 式 表示)_。解析：根据表中熔、沸点数据，此温度下铝也为熔融态，铝、铁二者融合在一起形成铁铝合金；要验证熔融物中含有铝可以利用铝的两性来解决，2Al2OH2H2O=2AlO3H2；由上判断出熔融物中除了有残留的Fe2O3，还有铝单质和铁单质，在加酸过程中会出现以下反应：Fe2O36H=2Fe33H2O，2Fe3Fe=3Fe2，6Fe32Al=2Al36Fe2
8、，所以有无Fe3不能证明有无Fe2O3。答案：(1)根据表中熔沸点数据，此温度下铝也为熔融态，铝、铁二者融合在一起形成铁铝合金(2)NaOH溶液，反应的离子方程式为2Al2OH2H2O=2AlO3H2(3)不正确 Fe2O36H=2Fe3 3H2O、2Fe3Fe=3Fe2、6Fe32Al=2Al36Fe2三、海水资源的综合利用(一)海水蒸馏实验。1海水蒸馏实验的操作步骤。(1)装置图。(2)操作流程。连接装置检查装置气密性向烧瓶中加入海水和碎瓷片接通冷却水给烧瓶加热收集蒸馏水停止对烧瓶加热待冷却至室温后停止通入冷却水整理仪器。(3)海水蒸馏实验的注意事项。烧瓶加热时，一定要垫石棉网，防止烧瓶炸
9、裂。烧瓶中的海水量不能超过烧瓶容量的2/3。冷凝管内的冷却水要从下口入、上口出，这样冷却的效果最好。加入碎瓷片的目的是防止液体暴沸。实验前认真检查装置的气密性。当烧瓶中有少量液体时，停止加热。实验结束时，应先停止加热，后停止通入冷却水。(二)海水中碘的提取。1主要工艺流程。(1)将海水浓缩或晒盐后剩下的苦卤。用硫酸将浓缩的海水或苦卤酸化。(2)向酸化的海水中通入适量的氯气，使溴离子转化为溴单质。(3)向含溴单质的水溶液中通入空气和水蒸气，将溴单质吹入盛有二氧化硫溶液的吸收塔内以达到富集的目的。(4)向吸收塔内的溶液中通入适量的氯气。(5)用蒸馏法分离吸收塔内的溶液中的溴单质或用四氯化碳(或苯)
10、萃取吸收塔内的溶液中的溴单质，得到产品溴。2有关反应的离子方程式。2BrCl2=2ClBr2，SO2Br22H2O=4H2BrSO。特别提示：(1)利用空气吹出法从海水中提溴，主要是利用Br2沸点低、易挥发、能被热空气和H2O(g)以溴蒸气形式吹入吸收塔。(2)从苦卤或吸收液中得到Br2，均用Cl2作氧化剂把Br氧化为溴单质。(三)海带中碘的提取。海水中碘的总储量很大，但由于其浓度很低，因此，目前工业生产中并不是直接由海水提取碘。从海产品海带中提取碘是目前工业上获取碘的一种途径。从海带中提取碘的流程图如下。氧化剂：采用氯气或者双氧水。主要反应：2ICl2=I22Cl。例3 海洋植物如海带、海藻
11、中含有丰富的碘元素，碘元素以碘离子的形式存在，实验室从海藻中提取碘的流程如下。(1)指出从海藻中提取I2的实验操作名称：_，_。反应的离子方程式为_。(2)提取碘的过程中，可供选择的有机溶剂是_。A甲苯、酒精 B四氯化碳、苯C汽油、乙酸D汽油、甘油(3)步骤除了采用通入过量Cl2外，最好选用下列氧化剂中的_(填代号)。其优点是_。A浓硫酸 BH2O2溶液 CKMnO4溶液(4)为使含碘的水溶液转化为含碘的有机溶液，实验室里有烧杯、玻璃棒等仪器，尚缺少的主要玻璃仪器是_。(5)从含碘的有机溶液中提取碘，还要经过蒸馏，指出下图蒸馏装置中的错误之处：_。(6)进 行 蒸 馏 操 作 时，使 用 水
12、浴 加 热 的 原 因 是_，最后晶态碘在_中。解析：本题考查I2的性质及分离物质的方法：过滤、萃取、分液、蒸馏等。(1)为了从悬浊液中分离出I，应用过滤；从I2的水溶液中把I2提取出来，应用萃取。(2)A中酒精、C中乙酸、D中甘油都是易溶于水的物质，所以不能用于萃取碘。(3)选用双氧水可以达到氧化碘离子为单质的目的，同时可以避免氯气所产生的污染问题。而高锰酸钾的氧化性太强，容易将碘离子氧化为碘酸钾。(4)萃取分液所必需的仪器是分液漏斗。(5)蒸馏装置的三点错误：没有用石棉网；温度计插入液面以下；冷凝管进、出水方向颠倒。(6)根据(2)中B选项中的两种萃取剂的沸点数据：苯80、四氯化碳77，用
13、水浴加热即可使之沸腾，而避免高温下I2的升华。最后I2留在烧瓶中。答案：(1)过滤 萃取 2ICl2=I22Cl(2)B(3)B 避免污染(4)分液漏斗(5)没有用石棉网；温度计插入液面以下；冷凝管进、出水方向颠倒(6)萃取剂沸点较低，I2易升华 烧瓶名师点睛：(1)分离悬浊液中离子的方法应用过滤，而从一种溶剂中分离出溶质可用蒸发结晶、蒸馏和萃取；蒸发结晶用于分离固体溶质和液体溶剂；蒸馏则用于分离固、液或液、液相溶物；萃取是根据溶质在互不相溶的不同溶剂中溶解性的不同，把溶质从一种溶剂中转移到另一种溶剂中。(2)因为I2易升华，故从碘的有机溶液中提取碘时采用水浴加热，由于水温度最高只有100，可
14、避免高温下I2的升华。(3)选用适当的氧化剂，除了氧化性的要求要适当之外，还要注意对环境的保护问题。变式应用3海水中含有丰富的碘。为了从海带中提取碘，某研究性学习小组设计并进行了以下实验：请填写下列空白：(1)步骤灼烧海带时，除需要三脚架外，还需要用到的实验仪器是_。A 烧 杯 B 坩 埚 C 表 面 皿 D 泥 三 角 E酒精灯 F干燥器(2)步骤的实验操作名称是_；步骤的目的是从含碘苯溶液中分离出单质碘和回收苯，该步骤的实验操作名称是_。(3)步骤反应的离子方程式是_。(4)步骤 中，某 学 生选用 苯 来提取 碘 的理由是_。(5)请设计一种检验提取碘后的水溶液中是否还含有单质碘的简单方
15、法：_。解析：(1)灼烧固体物质一般使用(瓷)坩埚，而坩埚加热需要用泥三脚支撑然后放在三脚架上，三脚架下面放酒精灯。(2)步骤是分离固体和液体，则实验操作为过滤，步骤的目的是从含碘苯溶液中分离出单质碘和回收苯，是利用互溶的两种液体的沸点不同来分离，则实验操作为蒸馏。(3)碘离子在酸性条件下可被MnO2氧化生成单质碘，离子方程式为：2IMnO24H=Mn2I22H2O。(4)根据萃取的基本原则两种溶剂互不相溶，且溶质在一种溶剂中的溶解度比在另一种中大得多，苯与水互不相溶；碘在苯中的溶解度比在水中大。(5)根据淀粉遇碘变蓝色检验碘单质的存在，实验操作为取少量提取碘后的水溶液于试管中，加入几滴淀粉试液，观察是否出现蓝色。答案：(1)BDE(2)过滤 蒸馏(3)2IMnO24H=Mn2I22H2O(4)苯与水互不相溶，碘在苯中的溶解度比在水中大(5)取少量提取碘后的水溶液于试管中，加入几滴淀粉试液，观察是否出现蓝色；如果变蓝，说明还有单质碘
