2.4-1 開發(fā)利用金屬礦物的海水資源.doc

開發(fā)利用金屬礦物和海水資源教學(xué)目標(biāo)： 1幫助學(xué)生認(rèn)識和體會化學(xué)在金屬資源開發(fā)和利用中的意義和作用；2揭示化學(xué)與可持續(xù)發(fā)展的重要關(guān)系；3樹立資源保護(hù)意識及合理開發(fā)意識；4了解金屬冶煉的方法。重 點(diǎn)：了解化學(xué)方法在金屬礦物開發(fā)（主要是金屬冶煉）及海水資源開發(fā)中的作用；難 點(diǎn)：在掌握金屬冶煉的一般原理基礎(chǔ)上，了解適用于不同金屬的冶煉方法。學(xué)習(xí)要點(diǎn)分析知識點(diǎn)1、自然資源與可持續(xù)發(fā)展 1、自然資源：指在一定時間、地點(diǎn)的條件下能夠產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)價值的、 以提高人類當(dāng)前和將來福利的自然環(huán)境因素和條件的總稱。 2、可持續(xù)發(fā)展 （1）目標(biāo)：滿足人類的需要；強(qiáng)調(diào)人類的行為受到自然界的制約；強(qiáng)調(diào)人與人之間、人類與其他生物種群之間、不同國家和地區(qū)之間的公平。知識點(diǎn)2、金屬礦物的開發(fā)利用1金屬在自然界中的存在形式（1）只有 等極少數(shù)金屬以 的形式存在。（2）決大多數(shù)金屬都以 的形式存在。 2金屬礦物的提煉步驟第一步：礦石的富集，除去雜質(zhì)，提高礦石中有用成分的含量；第二步是冶煉，將化合態(tài)的金屬礦物轉(zhuǎn)化為金屬單質(zhì)；第三步是精煉，采用一定的方法，提煉純金屬。 3金屬的冶煉原理和方法原理：用還原的方法，把化合態(tài)的金屬還原成游離態(tài)的金屬。方法：（1）熱分解法：適于 等不活潑金屬的冶煉。 如：2HgO2Hg+O2 2Ag2O4Ag+O2（2）熱還原法：適于金屬活動順序中鋁以后汞以前的金屬的冶煉，也適用于大多數(shù) 金屬的冶練。 如：Fe2O3+3CO2Fe+3CO2 2CuO+C2Cu+CO2 WO3+3H2W+3H2O 常用的還原劑：焦炭、CO、H2等。一些活潑的金屬也可作還原劑，如Al， 如：Fe2O32Al2FeAl2O3（鋁熱反應(yīng)） Cr2O32Al2CrAl2O3（鋁熱反應(yīng)）鋁熱反應(yīng)：（課本P81實(shí)驗(yàn)4-1）概念：鋁和金屬氧化物在高溫下發(fā)生劇烈反應(yīng)生成另一種金屬并放出大量熱的化學(xué)反應(yīng)。原理：鋁作還原劑，金屬氧化物作氧化劑，用鋁將金屬氧化物中的金屬還原出來。鋁熱劑：鋁粉與某些金屬氧化物（如Fe2O3 、V2O5 、Cr2O3 等）組成的混合物。特點(diǎn)：在高溫下進(jìn)行，反應(yīng)迅速并放出大量的熱，生成的金屬單質(zhì)呈熔融狀態(tài)且易與Al2O3分離?，F(xiàn)象： 。注意事項(xiàng)：實(shí)驗(yàn)時要注意安全，反應(yīng)裝置應(yīng)遠(yuǎn)離易燃物；鋁粉要細(xì)，要沒有被氧化，最好用鋁銀粉（商業(yè)名稱）；(3)氧化鐵粉末要干燥；（4）預(yù)先擦去鎂帶的氧化膜，長度約需10 cm（過短熱量不夠，影響實(shí)驗(yàn)效果。）結(jié)論： 。 應(yīng)用：焊接鋼軌 冶煉高熔點(diǎn)的相對較不活潑的金屬，如V、 Cr、 Mn等。（3）電解法：適于金屬活動順序中鋁及鋁以前的金屬的冶煉。 （4）其他方法：火法煉銅：銅可以利用氧氣從其硫化物中冶煉出來。 Cu2S + O2 2Cu + SO2 濕法煉銅：Fe+CuSO4 。 總結(jié)：金屬活動性序表中，位置越靠后，越容易被還原，用一般的還原方法就能使金屬還原；金屬的位置越靠前，越難被還原，最活潑金屬只能用最強(qiáng)的還原手段來還原。金屬的活動性順序K、Ca、Na、Mg、AlZn、Fe、Sn、Pb、(H)、CuHg、AgPt、Au金屬原子失電子能力強(qiáng) 弱金屬離子得電子能力弱 強(qiáng)主要冶煉方法電解法熱還原法熱分解法富集法還原劑或特殊措施強(qiáng)大電流提供電子H2、CO、C、Al等加熱加熱物理方法或化學(xué)方法4、有效利用金屬資源的途徑（1）提高金屬礦物的 。 （2）減少金屬的 。（3）加強(qiáng)金屬資源的 。（4）使用 代替金屬材料。5、(1)回收金屬的意義：節(jié)約礦物資源，節(jié)約能源，減少環(huán)境污染。(2)廢舊金屬的最好處理方法是回收利用。(3)回收金屬的實(shí)例：廢舊鋼鐵用于煉鋼；廢鐵屑用于制鐵鹽；從電影業(yè)、照相業(yè)、科研單位和醫(yī)院X光室回收的定影液中，可以提取金屬銀。【典例分析】【例1】冶煉金屬一般有下列四種方法：焦炭法，水煤氣（或H2或CO）法，活潑金屬置換法，電解法。四種方法在工業(yè)上均有應(yīng)用。古代有（）火燒孔雀石法煉銅，（）濕法煉銅，現(xiàn)代有（）鋁熱法煉鉻，（）從光鹵石（KClMgCl26H2O）中煉鎂，對它們的冶煉方法分析不正確的是（ ） A（）用 B（）用 C（）用 D（）用【課堂訓(xùn)練】1我國古代的濕法冶金術(shù)是世界聞名的。我國在世界上最先應(yīng)用濕法冶金術(shù)冶煉的金屬是（ ）A、FeB、CuC、AgD、Hg2在冶金工業(yè)上，均不能用化學(xué)還原劑制得的一組金屬是（ ）A、Na Mg Al B、Na K Zn FeC、Zn Fe Cu AgD、Mg Al Zn Fe3下列冶煉方法中，可將化合物中的金屬元素還原為金屬單質(zhì)的是（ ）A、加熱Al2O3 B、加熱CaCO3C、電解熔融NaCl D、氯化鈉與鋁粉高溫共熱4鋁能用于冶煉難熔的金屬（如：釩、鉻、錳等），這是因?yàn)殇X具有什么性質(zhì) （ ）A、金屬性和非金屬性 B、導(dǎo)電性C、熔點(diǎn)低 D、還原性，在冶煉反應(yīng)中放出大量熱5下列金屬冶煉的反應(yīng)原理，錯誤的是 （ ）A、2NaCl（熔融） 2 Na+Cl2 B、MgO+H2 Mg+H2OC、Fe3O4+4CO 3Fe+4CO2 D、2HgO2Hg+O2知識點(diǎn)3、海水資源的開發(fā)和利用（一）、海水水資源的利用1、海水水資源：海洋約占地球表面積的 ，海水約占全球總水量的 。2、海水水資源的利用（1）利用方式：主要包括： 等。（2）海水淡化的途徑主要是 。（3）海水淡化的方法主要有 等。（4）海水的蒸餾（二）、海水化學(xué)資源的開發(fā)利用 1海水資源海水是一個遠(yuǎn)未開發(fā)的巨大化學(xué)資源寶庫，海水中含有80多種元素。 海水中的元素可分為以下幾種海水中的元素H、OH2O常見元素：Cl、Na、K、Mg、Ca、S、C、F、B、Br、Sr微量元素 2海水資源的開發(fā)利用（1）復(fù)習(xí)初中海水制鹽方法方法：把海水引到鹽灘上，利用日光和風(fēng)力使水分蒸發(fā)，得到食鹽。原理：蒸發(fā)海水，使食鹽濃縮結(jié)晶。食鹽的用途： 第一：氯堿工業(yè) 制氫氧化鈉、氯氣、氫氣、鹽酸等。第二：制鈉和氯氣。第三：制漂白粉。第四：制純堿。(2)從海水中獲取鈾和重水作為核能開發(fā)的重要原料(3)從海水中獲取其他物質(zhì)和能量 (4)海洋資源的綜合利用 3從海水中提取物質(zhì)的方法海水中含有的各種元素的特點(diǎn)：種類多，總儲量大，富集程度低。因此，從海水中提取物質(zhì)需要解決物質(zhì)的富集的問題。例如：（1）從海水中提取溴的主要工藝流程用 法將海水濃縮。用硫酸將濃縮的海水酸化。向酸化的海水中通入適量的 ，使溴離子轉(zhuǎn)化為溴單質(zhì)。向含溴單質(zhì)的水溶液中通入空氣和水蒸汽，將溴單質(zhì)吹入盛有二氧化硫溶液的吸收塔內(nèi)以達(dá)到富集的目的。向吸收塔內(nèi)的溶液中通入適量的氯氣。用四氯化碳（或苯）萃取吸收塔內(nèi)的溶液中的 單質(zhì)。有關(guān)方程：Cl2 + 2Br- = （氧化） Br2 + SO2 + H2O = （富集） Cl2 + 2Br- = （提?。?（2）進(jìn)行從海帶中提取碘實(shí)驗(yàn)的反應(yīng)原理及應(yīng)注意的問題反應(yīng)原理：海帶中的碘元素主要以I-的形式存在，提取時用適當(dāng)?shù)难趸瘎⑵溲趸蒊2，再萃取出來。 如用H2O2做氧化劑，反應(yīng)的離子方程式是：2I-+H2O2+2H+= 提取流程海帶含碘單質(zhì)的有機(jī)溶液含碘單質(zhì)的溶液試劑殘?jiān)庠氐娜芤鹤茻芙?，過濾海帶灰實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)海帶不要用水洗，以免洗去海帶中的碘；用干海帶從而易于燃燒；灼燒海帶的地方要注意通風(fēng)。證明海帶中含有碘，實(shí)驗(yàn)方法：a用剪刀剪碎海帶，用酒精濕潤，放入坩鍋中。b灼燒海帶至完全生成灰，停止加熱，冷卻。c將海帶灰移到小燒杯中，加蒸餾水，攪拌、煮沸、過濾。d在濾液中滴加稀H2SO4及H2O2然后加入幾滴淀粉溶液。證明含碘的現(xiàn)象：滴入淀粉溶液，溶液變藍(lán)色。2IH2O22HI22H2O 思考：海水提溴只要原理符合即可；I-檢驗(yàn)，很多氧化劑都可以氧化I-，用H2O2有什么好處？ （3）海水提鎂：主要反應(yīng)原理：CaCO3 CaO + H2O = Ca(OH)2 + MgCl2 = Mg(OH)2 + 2HCl = MgCl2 【課堂訓(xùn)練】1、水是非常重要的資源，下列關(guān)于水的說法錯誤的是（ ）A、蒸餾法是海水淡化的方法之一 B、淡水的密度小于海水的密度C、融化的雪水中礦物質(zhì)含量比深井水中的少 D、0以上，溫度越高，水的密度越小2、為了證明氯酸鉀晶體中含氯元素，選用給出的試劑和操作，其操作順序正確的是 （ ）滴加AgNO3溶液加水溶解過濾、取濾液與二氧化錳混合加熱加稀HNO3 與濃鹽酸反應(yīng) 加NaOH溶液加熱 用淀粉碘化鉀A、 B、 C、 D、3、由于“智力工程”的推進(jìn)，“碘鹽”已經(jīng)開始進(jìn)入千家萬戶。關(guān)于“碘鹽”的敘述中正確的是（ ）A、“碘鹽”宜密封保存 B、“碘鹽”就是“I2+NaCl”C、“碘鹽”就是NaI D、使用“碘鹽”時以高溫煎炒4、醫(yī)生建議因缺少某種元素而患甲狀腺腫大的病人多食海帶，這是由于海帶含有較豐富的（ ）A、碘元素 B、鐵元素 C、鉀元素 D、鋅元素5、從海藻灰中提取碘的方法是：往海藻灰浸取液中通入氯氣后用升華方法將置換出來的碘提純。但向浸取液中通入氯氣時會生成少量性質(zhì)類似于Cl2的I Cl和I Br。為了消除這兩種雜質(zhì)，使其中的碘完全游離出來，需要加入適量的（ ）A、CaO B、KI C、H2O D、酒精6、從海水中提取下列物質(zhì)，可以不涉及化學(xué)變化的是 （ ）A、Mg B、NaCl C、Br2 D、K7、馬利亞納海溝是世界上最深的海溝，深11km，科學(xué)家進(jìn)行考察時發(fā)現(xiàn)海溝深處有魚蝦，卻沒有綠色植物其原因是（ ）A、沒有陽光 B、溫度太低 C、壓強(qiáng)太大 D、缺少CO2和O28、檢驗(yàn)溶液中是否含I-，可以加入試劑 （）A、只有AgNO3溶液B、用AgNO3溶液和稀硝酸 C、用溴水和CCl4 D、用溴水和酒精9、下列哪種試劑加入到含有Br-的溶液中，可以將Br-氧化為Br2（ ）A、I2 B、I- C、Cl2 D、 Cl-課 后 提 升第一節(jié)開發(fā)利用金屬礦物和海水資源測試卷可能性用到的相對原子質(zhì)量：H 1；C 12； O 16 ；AL 27；S 32；Fe 56 ；Cu 64；第I卷（選擇題 共48分）1、 選擇題（本題共16小題，每小題3分，共48分。每小題只有一個選項(xiàng)符合題意）1、 元素在自然界的分布很不均勻，如非洲多金礦，澳大利亞多鐵礦，中國富產(chǎn)鎢。從地殼中元素含量的多少分析，最豐富的金屬元素是（ ）A、 鋁 B、鎂 C、鐵 D、鈣2、 金屬元素廣泛存在于各種礦石和海水中，不同金屬的冶煉方法各不相同。下列金屬中能用直接加熱分解的方法從其化合物中還原出來的是（ ）A、 鈉 B、銅 C、鋁 D、汞3、 下列方法中，不能實(shí)現(xiàn)海水淡化的是（ ）A、 蒸餾法 B、電滲析法 C、過濾法 D、離子交換法4、 下圖表示人類使用不同金屬的大致年代。這個先后順序跟下列有關(guān)的是（ ）地殼中金屬元素的含量；金屬活動性順序；金屬的導(dǎo)電性；金屬冶煉的難易程度；金屬的延展性；A、 B、 C、 D、5、 下列海洋資源中，屬于可再生資源的是（ ）A、 海洋潮汐能 B、海底多金屬結(jié)核礦 C、海濱砂礦 D、海水化學(xué)資源6、 高溫還原法是一種金屬冶煉常用的方法。下列還原劑中通常不用于高溫還原法冶煉金屬的是（ ）A、焦炭 B、CO C、H2 D、NH37、 下列各組物質(zhì)，不需要經(jīng)過化學(xué)變化就能夠從海水中獲得的是（ ）A、 氯、溴、碘 B、鈉、鎂、鋁 C、燒堿、氫氣 D、食鹽、淡水8、 NaCL是從海水中提取出來的一種重要物質(zhì)，除了作調(diào)味品以外，它還是一種重要的化工原料。下列產(chǎn)品或物質(zhì)能以NaCL為主要原料制取的是（ ）金屬鈉； 氯氣； 燒堿； 鹽酸； 純堿A、 只有 B、只有 C、只有 D、全部9、 下列與海水有關(guān)的技術(shù)中，不屬于海水化學(xué)資源利用的是（ ）A、 海水提鈾 B、海水曬鹽 C、海水提溴 D、海水發(fā)電10、 空氣吹出法是用于工業(yè)大規(guī)模海水提溴的常用方法。有一種生產(chǎn)工藝流程是：濃縮；氧化，用CL2將海水中的NaBr氧化成Br2；富集，用空氣和水蒸氣將Br2吹入吸收塔與吸收劑SO2水溶液反應(yīng)生成HBr；提取，再用CL2將HBr氧化成Br2得到產(chǎn)品。從氧化還原反應(yīng)的角度看，上述生產(chǎn)工藝流程中溴元素經(jīng)歷的變化是（ ）A、 B、C、D、12、 生命起源于海洋。科學(xué)家認(rèn)為，由于海洋中AL3+的濃度極低，所以AL元素未成為人體內(nèi)的必需元素，相反它對人體有害。下列有關(guān)鋁的說法中不正確的是（ ）A、 家庭吵宜用鋁鍋長期盛放菜、湯等食品 B、明礬KAL（SO4）212H2O含結(jié)晶水，是混合物C、AL既能與鹽酸反應(yīng)，又能與NaOH溶液反應(yīng) D、鋁熱反應(yīng)是放熱反應(yīng)13、 下列冶煉金屬的對應(yīng)關(guān)系中錯誤的是（ ）金屬冶煉冶煉方法A火燒孔雀石焦炭法B濕法煉銅水煤氣法C鋁熱法煉鉻活潑金屬置換法D光鹵石煉鎂電解法14、 從海水中提取的溴占世界產(chǎn)溴量的1/3。已知溴水量橙色，將SO2氣體通入溴水時，可以觀察到溴水褪色。則下列有關(guān)敘述中正確的是（ ）A、 SO2使溴水褪色，顯示了SO2的漂白性B、 SO2使溴水褪色，顯示了SO2的還原性C、 從溴水中提取單質(zhì)溴，可以用乙醇進(jìn)行萃取D、 SO2是形成酸雨的唯一原因15、 赤銅礦的主要成分是Cu2O，輝銅礦的主要成分是Cu2S，將赤銅礦與輝銅礦按一定比例混合加熱可制得銅：2Cu2O+Cu2S6Cu+SO2。對于該反應(yīng)，下列說法中正確的是（ ）A、 該反應(yīng)中的氧化劑只有Cu2O B、氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為6：1C、Cu既是氧化產(chǎn)物又是還原產(chǎn)物 D、Cu2S在反應(yīng)中既是氧化劑又是還原劑16、 用氫氣、碳、一氧化碳分別與等質(zhì)量的氧化銅在高溫下反應(yīng)，使氧化銅中的銅全部還原出來，至少消耗氫氣、碳、一氧化碳的質(zhì)量之比為（ ）A、1：1：1 B、1：3：14 C、1：6：14 D、2：1：2第II卷（非選擇題 共52分）2、 （本題共6小題，共52分）17、 （10分）從海水中可提取多種化工原料，下面是某化工廠對海水的幾項(xiàng)綜合利用流程圖：試回答下列問題：（1） 粗鹽中含有Ca2+、Mg2+、SO42-等雜質(zhì)離子，精制時常用的試劑有：稀鹽酸；氯化鋇；氫氧化鈉溶液；碳酸鈉溶液。下列加入試劑的順序中正確的是 （填字母）。A、 B、C、D、（2） 為了降低生產(chǎn)成本，可用海灘上含CaCO3的貝殼制備Ca（OH）2，有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式為 。（3） 寫出電解飽和NaCL溶液的化學(xué)方程式： 。（4） 以上海水綜合利用的流程中，沒有涉及的化學(xué)反應(yīng)類型有 （填字母）。18、 （6分）（1）我國晉代煉丹家葛洪所著抱樸子中記載有“以曾青涂鐵，鐵赤色如銅”即：曾青（CuSO4）與鐵反應(yīng)生成銅。試寫出該反應(yīng)的離子方程式： 。（2）銅器表面有時會生成銅綠CU2（OH）2CO3，這層銅綠可用化學(xué)方法除去。試寫出除去銅綠而不損傷器物的化學(xué)方程式： 。（3） 工業(yè)上常用鋁熱反應(yīng)產(chǎn)生的“鐵水”來焊接鐵軌，請寫出鋁熱反應(yīng)的化學(xué)方程式： 。19、 （7分）為了對某工廠排出的廢水水質(zhì)進(jìn)行監(jiān)測，某化學(xué)實(shí)驗(yàn)室取500 mL水樣進(jìn)行檢測。當(dāng)向其中加入KSCN溶液時，水樣變紅，再向水樣中加入鐵粉1.12g時，紅色恰好褪去。則：（1） 水樣中一定存在的金屬離子是 。（2） 加入鐵粉后發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為 。（3） 加入鐵粉前水樣中該金屬離子的物質(zhì)的量濃度為 。20、（8分）海帶中含有豐富的碘元素，某化學(xué)研究性學(xué)習(xí)小組用如下流程從海水中提取碘：（1） 若操作為通入適量的CL2，則發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為 。（2） 操作的名稱是 ，所用的玻璃儀器有 ，可以選用的有機(jī)溶劑是 （填一種）。21、（11分）實(shí)驗(yàn)室可以用下圖裝置進(jìn)行CO還原赤鐵礦（主要成分為Fe2O3）并測定其中鐵的含量的實(shí)驗(yàn)（假設(shè)雜質(zhì)不參加反應(yīng)）。請回答下列問題：（1） 該實(shí)驗(yàn)中煉鐵的方法是 （填字母）。A、 熱分解法 B、熱還原法 C、電解法 D、濕法冶金（2） 實(shí)驗(yàn)開始后，B中的現(xiàn)象是 。A中有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程是 。（3）C處須進(jìn)行尾氣處理，其方法是 。（4）若樣品的質(zhì)量為3.6g，通入足量的CO充分反應(yīng)后，B增重2.64g，則樣品中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 （結(jié)果保留一位小數(shù)）。22、 （10分）Fe和AL是兩種常用的金屬，現(xiàn)將它們按一定的質(zhì)量比組成均