《導(dǎo)學(xué)案-開發(fā)利用金屬礦物和海水資源》(含詳解-9頁)

1、第六章化學(xué)與自然資源的開發(fā)利用開發(fā)利用金屬礦物和海水資源考綱要求1.了解金屬礦物和海水的綜合利用。2.了解化學(xué)科學(xué)發(fā)展對(duì)自然資源利用的作用。知識(shí)點(diǎn)一金屬礦物的開發(fā)和利用1金屬在自然界中存在的形態(tài)除了_、_等極少數(shù)金屬外，絕大多數(shù)金屬以_的形式存在于自然界中。在這些金屬化合物中，金屬元素都顯_化合價(jià)。2金屬冶煉的實(shí)質(zhì)使金屬化合物中的金屬離子_電子被_為金屬單質(zhì)的過程：Mnne=M。3金屬冶煉的一般步驟4金屬冶煉方法(1)熱分解法例如：2HgO2HgO2，2Ag2O4AgO2。用熱分解冶煉法冶煉金屬的特點(diǎn)是金屬元素的金屬性_，金屬元素的原子_失去電子，其金屬離子_得到電子，該金屬元素所形成的化合物

2、穩(wěn)定性_。(2)熱還原法冶煉金屬焦炭還原法。例如：C還原ZnO、CuO，其化學(xué)方程式依次為_。一氧化碳還原法。例如：CO還原Fe2O3、CuO，其化學(xué)方程式依次為_。氫氣還原法。例如：H2還原WO3、Fe3O4，其化學(xué)方程式依次為_?；顫娊饘龠€原法。例如：Al還原Cr2O3、V2O5，其化學(xué)方程式依次為_。做鋁熱反應(yīng)實(shí)驗(yàn)時(shí)，鋁熱劑是指_。鎂條和KClO3的作用是_。反應(yīng)時(shí)的現(xiàn)象是_。常用鋁熱反應(yīng)冶煉_的金屬?？捎脽徇€原法冶煉的金屬，其金屬性_，金屬在常見金屬活動(dòng)性順序表中居于_區(qū)域。(3)電解法冶煉金屬例如：Al2O3、MgCl2、NaCl的電解反應(yīng)，其化學(xué)方程式依次為_；_；_。問題思考1能

3、否用電解AlCl3和MgO的方法冶煉Al、Mg?2鋁是地殼中含量最高的金屬元素，為什么人類對(duì)鋁的使用比鐵、銅晚的多？知識(shí)點(diǎn)二海水資源的開發(fā)利用海水資源的利用主要包括海水水資源的利用和海水化學(xué)資源的利用。1海水水資源的利用海水淡化的方法主要有_、_、_等。淡化方法原理蒸餾法將海水加熱至105蒸發(fā)汽化，然后蒸汽冷凝而得到蒸餾水電滲析法利用陰、陽離子交換膜對(duì)水中陰、陽離子的選擇透過性，在外加直流電場(chǎng)作用下，使水中的一部分離子轉(zhuǎn)移到另一部分水中而達(dá)到除鹽目的離子交換法用陽離子交換樹脂和陰離子交換樹脂除去海水中的陰、陽離子得到去離子水的方法問題思考3為什么開發(fā)利用海水資源前景廣闊？2海水化學(xué)資源的開發(fā)利

4、用(1)氯堿工業(yè)海水NaCl_、_、_。電解飽和NaCl溶液的方程式為_。(2)海水提鎂海水Mg(OH)2_(溶液)MgCl26H2O_Mg、Cl2(3)海水提溴海水(酸化)_(液)。問題思考4寫出海水中提取鎂的離子方程式。一、金屬冶煉方法與金屬活動(dòng)性的關(guān)系1金屬活動(dòng)性順序與金屬冶煉方法的關(guān)系(見下表)金屬的活動(dòng)性順序KCaNa MgAl ZnFeSn Pb(H)CuHgAgPtAu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物理方法2.工業(yè)上常用的還原劑有焦炭、CO、H2和活潑金屬(一般為Al)，其中純度要求不高的金屬一般用較廉價(jià)的焦炭或CO還原，純度要求高

5、的一般用H2還原，而對(duì)于一些難熔的稀有金屬一般需要用鋁還原，該反應(yīng)叫做鋁熱反應(yīng)。鋁熱反應(yīng)的特點(diǎn)：高溫條件；劇烈燃燒，放出大量的熱；新生成的液態(tài)金屬單質(zhì)易與Al2O3(固態(tài))分離。典例導(dǎo)悟1(2013鄭州質(zhì)檢)氧化還原反應(yīng)廣泛應(yīng)用于金屬的冶煉，下列說法不正確的是()A電解熔融氯化鈉制取金屬鈉的反應(yīng)中，鈉離子被還原，氯離子被氧化B濕法煉銅與火法煉銅的反應(yīng)中，銅元素都發(fā)生還原反應(yīng)C用磁鐵礦煉鐵的反應(yīng)中，1 mol Fe3O4被CO還原成Fe，轉(zhuǎn)移9 mol eD鋁熱法還原鐵的反應(yīng)中，放出的熱量能使鐵熔化聽課記錄：二、海洋資源的開發(fā)利用1海水淡化(1)海水淡化途徑：通過從海水中提取淡水或從海水中把鹽分

6、離出去。(2)海水淡化的方法及其特點(diǎn)海水淡化的方法主要有蒸餾法(如圖所示)、電滲析法、離子交換法等。其中蒸餾法的歷史最久，技術(shù)和工藝也比較完善，但成本較高。(3)原理：水的沸點(diǎn)低，蒸餾時(shí)水汽化，而其他物質(zhì)沸點(diǎn)高，不能汽化，水蒸氣冷卻得到淡水。(4)注意事項(xiàng)燒瓶?jī)?nèi)加少量碎瓷片以防暴沸。冷凝水流向是低進(jìn)高出。典例導(dǎo)悟2如果實(shí)行海水淡化來供應(yīng)居民飲用水，下列方法中在原理上完全不可行的是()A加明礬使海水中的鹽沉淀出來而淡化B利用太陽能使海水升溫，通過蒸餾而使其淡化C將海水緩慢降溫凝固以獲取淡水D將海水通過離子交換樹脂以除去各種離子聽課記錄：2海水中鎂的提取(1)流程(2)有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式MgCl

7、2Ca(OH)2=Mg(OH)2CaCl2Mg(OH)22HCl=MgCl22H2OMgCl26H2OMgCl26H2OMgCl2(熔融)MgCl2典例導(dǎo)悟3海水是鎂的主要來源之一，從海水中提取金屬鎂的主要生產(chǎn)步驟有：濃縮結(jié)晶加熟石灰 加鹽酸過濾熔融電解(1)正確的生產(chǎn)順序是_。(2)以上提取鎂的全過程中，沒有涉及的化學(xué)反應(yīng)類型是_(填序號(hào))。A分解反應(yīng) B化合反應(yīng) C置換反應(yīng) D復(fù)分解反應(yīng)(3)下列關(guān)于提取鎂的說法中，不正確的是_(填序號(hào))。A此法的優(yōu)點(diǎn)之一是原料來自大海B進(jìn)行步驟的目的是富集MgCl2C常用電解熔融氧化鎂的方法制取鎂D電解冶煉鎂要消耗大量電能3海水中溴的提取(1)工藝流程：

8、海水 Br2(l)(2)原理用_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氯氣，使溴離子轉(zhuǎn)化為溴單質(zhì)，離子方程式是_。向含溴單質(zhì)的水溶液中通入空氣和水蒸氣，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：Br2SO22H2O=_。向吸收塔內(nèi)溶液中通入適量的氯氣：2HBrCl2=_。用四氯化碳(或苯)萃取吸收塔內(nèi)溶液中的溴單質(zhì)。若要得到純凈的液溴，采用的分離方法是_。4海帶中碘的提取(1)流程 (2)主要化學(xué)原理：Cl22KI=2KClI2。典例導(dǎo)悟4(2013山東榮成模擬)海帶中含有豐富的碘。為了從海帶中提取碘，某研究性學(xué)習(xí)小組設(shè)計(jì)并進(jìn)行了以下實(shí)驗(yàn)：請(qǐng)?zhí)顚懴铝锌瞻祝?

9、1)步驟灼燒海帶時(shí)，除需要三腳架外，還需要用到的實(shí)驗(yàn)儀器是_(從下列儀器中選出所需的儀器，用標(biāo)號(hào)字母填寫在空白處)。A燒杯B坩堝C表面皿 D泥三角 E酒精燈 F干燥器(2)步驟的實(shí)驗(yàn)操作名稱是_；步驟的目的是從含碘苯溶液中分離出單質(zhì)碘和回收苯，該步驟的實(shí)驗(yàn)操作名稱是_。(3)步驟反應(yīng)的離子方程式是_。(4)步驟中，某學(xué)生選擇用苯來提取碘的理由是_。(5)請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一種檢驗(yàn)提取碘后的水溶液中是否還含有單質(zhì)碘的簡(jiǎn)單方法：_。1(2013廣東，2)廣東正在建設(shè)海洋強(qiáng)省。下列說法不正確的是()A從海帶中提取碘單質(zhì)的過程涉及氧化還原反應(yīng)B往淡水中加入NaCl等配成人造海水，可用于海產(chǎn)品的長(zhǎng)途運(yùn)輸C赤潮主要是

10、由工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生活廢水引起沿海水域的富營(yíng)養(yǎng)化而造成的D海洋經(jīng)濟(jì)專屬區(qū)的資源開發(fā)可獲得Fe、Co、K、Au、Mg、B等金屬2(2013天津理綜，9)海水是巨大的資源寶庫，在海水淡化及綜合利用方面，天津市位居全國前列。從海水中提取食鹽和溴的過程如下：(1)請(qǐng)列舉海水淡化的兩種方法：_、_。(2)將NaCl溶液進(jìn)行電解，在電解槽中可直接得到的產(chǎn)品有H2、_、_或H2、_。(3)步驟中已獲得Br2，步驟中又將Br2還原為Br，其目的為_。(4)步驟用SO2水溶液吸收Br2，吸收率可達(dá)95%，有關(guān)反應(yīng)的離子方程式為_，由此反應(yīng)可知，除環(huán)境保護(hù)外，在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)解決的主要問題是_。(5)某化學(xué)研究性學(xué)習(xí)小

11、組為了解從工業(yè)溴中提純溴的方法，查閱了有關(guān)資料：Br2的沸點(diǎn)為59，微溶于水，有毒性和強(qiáng)腐蝕性。他們參觀生產(chǎn)過程后，繪制了如下裝置簡(jiǎn)圖：請(qǐng)你參與分析討論：圖中儀器B的名稱：_。整套實(shí)驗(yàn)裝置中儀器連接均不能用橡膠塞和橡膠管，其原因是_。實(shí)驗(yàn)裝置氣密性良好，要達(dá)到提純溴的目的，操作中如何控制關(guān)鍵條件：_。C中液體產(chǎn)物顏色為_。為除去該產(chǎn)物中仍殘留的少量Cl2，可向其中加入NaBr溶液，充分反應(yīng)后，再進(jìn)行的分離操作是_。題組一金屬的冶煉1在理論上我們可以用電解熔融KCl的方法來制備金屬鉀，而實(shí)際上我們不用此法制備鉀，而用熔融狀態(tài)下的KCl與Na反應(yīng)并及時(shí)抽走鉀蒸氣的方法制備鉀，可能的原因是(雙選)(

12、)A鉀難溶于熔融的鉀鹽中B鉀蒸氣易逸出但不會(huì)污染環(huán)境C鉀被氧化后的產(chǎn)物與K作用具有爆炸性D抽走鉀的蒸氣有利于鈉與熔融的KCl反應(yīng)2下列化工生產(chǎn)原理錯(cuò)誤的是()A可以電解熔融的氯化鈉來制取金屬鈉B不能將鈉加入氯化鎂飽和溶液中制取鎂C用電解法冶煉鋁時(shí)，原料是氯化鋁D煉鐵時(shí)高爐中所發(fā)生的反應(yīng)都是放熱的，故無需加熱。3冶煉金屬一般有下列四種方法：焦炭法；水煤氣(氫氣或一氧化碳)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()火燒孔雀石煉銅；()濕法煉銅；現(xiàn)代有()鋁熱法煉鉻；()從光鹵石中煉鎂。對(duì)它們的冶煉方法的分析不正確的是()A()用 B()用 C()用 D()用題組二海水資源的開

13、發(fā)利用4從海藻灰中提取碘的方法是：往海藻灰浸取液中通入Cl2后用升華的方法將置換出的碘提純。但浸取液中通入Cl2時(shí)會(huì)生成少量性質(zhì)類似于Cl2的ICl和IBr，為了消除這兩種雜質(zhì)，使其中的碘完全游離出來，可加入適量的()ACaO BKI CH2O D酒精5(2013長(zhǎng)春質(zhì)檢)從海水中可以提取溴，主要反應(yīng)為2BrCl2=Br22Cl，下列說法正確的是()A溴離子具有氧化性B氯氣是還原劑C該反應(yīng)屬于復(fù)分解反應(yīng)D氯氣的氧化性比溴單質(zhì)強(qiáng)6下列關(guān)于海水淡化的敘述中不正確的是()A蒸餾法淡化海水(圖甲)原理簡(jiǎn)單，但消耗大量能源，產(chǎn)生大量鍋垢，很難大量生產(chǎn)淡水B利用太陽能蒸發(fā)海水(圖乙)是一種環(huán)境友好、節(jié)約能

14、源的好方法，也是一種古老的方法C利用海水淡化產(chǎn)生的高濃度的鹵水來提取有用物質(zhì)，是海水利用的基本思路D研制高性能的滲透膜來提高海水淡化效率，最終實(shí)現(xiàn)海水自動(dòng)轉(zhuǎn)化為淡水題組三化工工藝流程7假如你是一位企業(yè)家，在眾多開發(fā)海水資源的項(xiàng)目中，選擇了海水提鎂，在前期考察過程中你將遇到許多問題，請(qǐng)根據(jù)背景材料的提示，按要求完成相關(guān)問題：背景材料1：下表所示為海水中各元素含量情況(mgL1)。元素濃度/mgL1元素濃度/mgL1鈉10 770氯19 350鎂1 290硫885鉀380溴67鈣400碘0.06背景材料2：部分化學(xué)試劑的市場(chǎng)價(jià)格試劑氫氧化鉀氫氧化鈉氫氧化鈣氧化鈣價(jià)格(元/噸)5 238.002 3

15、00.001 200.00700.00請(qǐng)完成下列問題：(1)在海水提鎂的過程中要實(shí)現(xiàn)對(duì)鎂離子的富集、分離，有以下三個(gè)方案：方案一：直接往海水中加入沉淀劑；方案二：加熱蒸發(fā)海水再加入沉淀劑；方案三：在曬鹽后的鹵水中加入沉淀劑。你認(rèn)為方案_最合理。不選方案_的理由是_。不選方案_的理由是_。(2)應(yīng)該選擇_試劑作為鎂離子的沉淀劑。不考慮其他費(fèi)用，沉淀相同量的鎂離子所用氫氧化鈉和氧化鈣的價(jià)格比為_。(3)為了節(jié)省成本，擬考慮以海邊上的貝殼為原料，試簡(jiǎn)述其理由_。答案【課前準(zhǔn)備區(qū)】知識(shí)點(diǎn)一1金鉑化合物正2得還原4(1)弱不易容易較差(2)C2ZnO2ZnCO2，C2CuO2CuCO23COFe2O32

16、Fe3CO2，COCuOCuCO23H2WO3W3H2O,4H2Fe3O43Fe4H2O2AlCr2O3Al2O32Cr,10Al3V2O56V5Al2O3鋁粉和金屬氧化物(如Fe2O3等)組成的混合物作引燃劑，為反應(yīng)物提供熱量劇烈燃燒，放出大量熱高熔點(diǎn)中等中間(3)2Al2O3(熔融)4Al3O2MgCl2(熔融)MgCl22NaCl(熔融)2NaCl2知識(shí)點(diǎn)二1蒸餾法電滲析法離子交換法2(1)Cl2H2NaOH2NaCl2H2O2NaOHCl2H2(2)MgCl2MgCl2(3)Br2HBrBr2問題思考1不能。因?yàn)锳lCl3是共價(jià)化合物，熔融時(shí)無法電離出自由移動(dòng)的離子，不導(dǎo)電；而MgO雖

17、是離子化合物，但其熔點(diǎn)太高，熔融會(huì)消耗大量電能，成本較高。2鋁的金屬活動(dòng)性比鐵、銅強(qiáng)，難于冶煉，古代人們的技術(shù)條件達(dá)不到，不能冶煉鋁，故鋁的發(fā)現(xiàn)和大量使用比鐵、銅晚的多。3海水資源巨大，各種元素的含量多，水還可以循環(huán)使用。4Mg22OH=Mg(OH)2Mg(OH)22H=Mg22H2OMgCl26H2OMgCl26H2OMgCl2(熔融)MgCl2【課堂活動(dòng)區(qū)】二、3.(2)蒸餾法Cl22Br=2ClBr22HBrH2SO42HClBr2蒸餾典例導(dǎo)悟1C由2NaCl(熔融)2NaCl2可知鈉離子得電子被還原，Cl失電子被氧化，A項(xiàng)正確；無論是濕法煉銅還是火法(熱還原法)煉銅，都是正二價(jià)的銅離子

18、得到電子生成銅原子被還原，B項(xiàng)正確；1 mol Fe3O4被還原為Fe時(shí)，應(yīng)轉(zhuǎn)移8 mol e，C項(xiàng)錯(cuò)誤；鋁熱反應(yīng)放出大量的熱，使鐵成為液態(tài)從而與Al2O3分離，D項(xiàng)正確。故選C。2A海水淡化的方法主要有蒸餾法、電滲析法、離子交換法。選項(xiàng)A，加明礬，明礬的主要成分是KAl(SO4)212H2O，不能使海水中的鹽沉淀出來，所以不能使海水淡化。3(1)(2)C(3)C解析(2)從海水中提取鎂的全過程中，涉及的反應(yīng)有：把貝殼制成石灰乳：CaCO3CaOCO2，分解反應(yīng)；CaOH2O=Ca(OH)2，化合反應(yīng)；沉淀Mg2：Mg22OH=Mg(OH)2，復(fù)分解反應(yīng)；沉淀物與鹽酸反應(yīng)：Mg(OH)22HCl=MgCl22H2O，復(fù)分解反應(yīng)；電解：MgCl2(熔融)MgCl2，分解反應(yīng)。未涉及置換反應(yīng)。(3)由于MgO的熔點(diǎn)高，工業(yè)生產(chǎn)中不使用電解熔融MgO的方法冶煉Mg。4(1)BDE(2)過濾蒸餾(3)2IMnO24H=Mn2I22H2O(4)苯與水互不相溶；碘在苯中的溶解度比在水中大(5)取少量提取