高考化學(xué)第一輪總復(fù)習(xí) 化學(xué)與自然資源的開發(fā)利用課件【課件】

第一節(jié)開發(fā)利用金屬礦物和海水資源1．了解金屬冶煉原理。2．合理開發(fā)和利用金屬礦物資源。3．了解海水的成分及其綜合利用。利用化學(xué)原理分析金屬冶煉的方法；利用物質(zhì)的性質(zhì)，如何合理開發(fā)利用海水資源，要理論與實際相結(jié)合，注意生產(chǎn)工藝流程。一、金屬礦物的開發(fā)利用1．金屬在自然界中的存在在自然界中，除了________等極少數(shù)金屬有單質(zhì)外，絕大多數(shù)金屬都以化合態(tài)存在。2．金屬冶煉的實質(zhì)金屬離子________電子，被________為金屬單質(zhì)，反響通式為________________________________________。3．金屬冶煉的方法(1)熱分解法用加熱分解氧化物的方法可制取Hg、Ag，化學(xué)方程式分別為：________________________________________________________________________，________________________________________________________________________。(2)熱復(fù)原法①H2復(fù)原CuO的方程式為：________________________________________________________________________。②碳粉復(fù)原ZnO的方程式為：________________________________________________________________________。③CO復(fù)原Fe2O3的方程式為：________________________________________________________________________。④Al復(fù)原Cr2O3、V2O5的方程式分別為：______________________________________________________，____________________________________________________。(3)電解法Na、Mg、Al等電解冶煉的方程式分別為：__________________________________________________，____________________________________________。二、海水資源的開發(fā)利用1．水資源的利用海水的淡化方法主要有________、________和________。2．化學(xué)資源的開發(fā)利用(1)以食鹽為原料的________工業(yè)、________工業(yè)、________工業(yè)、________工業(yè)等。(2)核能原料________和________的開發(fā)利用。(3)潮汐能、波浪能的開發(fā)利用。答案：1．工業(yè)上冶鐵金屬一般用熱分解法、熱復(fù)原法和電解法，不同的金屬應(yīng)選用不同的冶煉方法。選擇的原那么主要是依據(jù) ()A．金屬的熔點上下B．金屬在自然界中的存在形式C．金屬離子得電子的能力D．金屬的使用價值答案：C2．以下說法不正確的選項是 ()A．有些活潑金屬如鋁可作熱復(fù)原法的復(fù)原劑B．用電解熔融NaCl的方法來治煉金屬鈉C．可用焦炭或一氧化碳復(fù)原氧化鋁的方法來冶煉鋁D．回收廢舊金屬可以重新制成金屬或它們的化合物答案：C3．從海水中可獲得的在常溫下為液體的單質(zhì)是 ()A．MgB．KC．Br2D．I2答案：C4．從石器、青銅器到鐵器時代，金屬的冶煉表達了人類文明的開展水平。如圖表示了三種金屬被人類開發(fā)利用的大致年限，之所以有先后，主要取決于 ()A．金屬的導(dǎo)電性強弱B．金屬在地殼中的含量多少C．金屬的化合價上下D．金屬的活動性大小答案：D5．海水淡化可采用膜別離技術(shù)，如下圖，對淡化膜右側(cè)的海水加壓，水分子可以透過淡化膜進入左側(cè)淡水池，而海水中的各種離子不能通過淡化膜，從而得到淡水，對加壓后右側(cè)海水成分變化進行分析，正確的選項是 ()A．溶質(zhì)的質(zhì)量增加 B．溶液的質(zhì)量不變C．溶劑的質(zhì)量減少 D．溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不變答案：C6．海洋中有大量珍貴資源。被稱為“海洋元素〞的溴，其工業(yè)制法為把海水濃縮得鹽鹵，然后加熱到363K，控制pH為3.5，通入氯氣把溴置換出來，然后用一種氣體X把溴吹出，再用純堿溶液吸收，這時，溴轉(zhuǎn)化為溴離子和溴酸根，最后用硫酸酸化，單質(zhì)溴可從溶液中析出。(1)把溴吹出的氣體X，最可能用下面的________(填序號)。A．乙烯 B．空氣 C．氬氣 D．CO2(2)某同學(xué)對上述工藝提出改進意見，認(rèn)為氧化后直接用有機溶劑萃取出溴即可，你認(rèn)為其建議是否合理。________(填“是〞或“否〞)，并說出理由__________________________________。(3)提取溴的工廠往往會因為溴的揮發(fā)而造成空氣污染，某實驗小組準(zhǔn)備測定工廠的空氣中溴的含量，提供乙醇溶液、蒸餾水、飽和Na2SO3溶液、飽和NaBr溶液，請你為他們設(shè)計收集一瓶工廠的空氣的方法__________________________________。(4)純堿溶液吸收溴的化學(xué)方程式為____________________________，硫酸酸化得到單質(zhì)溴的離子方程式為__________________________。(5)工業(yè)上曾用惰性電極電解鹽鹵的方法來獲取溴，當(dāng)用惰性電極電解MgBr2溶液時，除得到溴之外，同時還能得到的產(chǎn)品是____________。解析：(1)吹出的溴單質(zhì)用Na2CO3吸收，不能用CO2吹出Br2，是因為CO2與Na2CO3能發(fā)生反響，乙烯與溴單質(zhì)發(fā)生加成反響，氬氣的使用在工業(yè)上本錢較高，因此最可能用的是空氣。(2)直接萃取單質(zhì)溴不僅需要大量的萃取劑，而且還造成一局部溴流失，從萃取劑中別離出液溴本錢增加。(3)收集工廠內(nèi)的空氣，只需把裝滿飽和NaBr溶液的試劑瓶帶到工廠后，把其中的液體倒出，然后密封集氣瓶，即得一瓶工廠內(nèi)空氣。(4)根據(jù)題中提供的信息，Br2與Na2CO3反響化學(xué)方程式為：3Br2＋3Na2CO3===5NaBr＋NaBrO3＋3CO2↑，然后硫酸酸化的離子方程式為5Br－＋6H＋＋BrO===3Br2＋3H2O。(5)用惰性電極電解MgBr2溶液類似于電解NaCl溶液，其電解方程式為MgBr2＋2H2OMg(OH)2↓＋Br2＋H2↑。答案：(1)B (2)否需大量萃取劑，污染大，利用率低(3)把裝滿飽和NaBr溶液的試劑瓶帶到工廠，在工廠內(nèi)把其中的液體全部倒出，然后加蓋密封(4)3Br2＋3Na2CO3===5NaBr＋NaBrO3＋3CO2↑5Br－＋6H＋＋BrO===3Br2＋3H2O(5)Mg(OH)2和H27．海水的綜合利用可以制備金屬鎂，其流程如下圖：(1)假設(shè)在空氣中加熱MgCl2·6H2O，生成的是Mg(OH)Cl或MgO，寫出相應(yīng)反響的化學(xué)方程式：__________________。用電解法制取金屬鎂時，需要無水氯化鎂。在枯燥的HCl氣流中加熱MgCl2·6H2O時，能得到無水MgCl2，其原因是__________________________________________________________。(2)Mg(OH)2沉淀中混有的Ca(OH)2應(yīng)怎樣除去？寫出實驗步驟__________________________________________。解析：此題是一道物質(zhì)制備實驗題。以海水制金屬鎂為載體，考查了鎂的化合物的一些根本性質(zhì)(尤其是MgCl2的水解反響的相關(guān)知識)及一些根本操作，內(nèi)容比較簡單，但根底知識的前后關(guān)聯(lián)性強，因而綜合性較強。(1)由元素守恒可知，加熱MgCl2·6H2O時必有HCl和H2O生成，由此可以寫出相應(yīng)的化學(xué)方程式；MgCl2·6H2O受熱時容易水解生成HCl，所以為了抑制其水解，可以在枯燥的HCl氣流中加熱MgCl2·6H2O，這樣產(chǎn)生的水蒸氣蒸發(fā)而得到無水MgCl2。(2)由于Mg(OH)2難溶于水，而Ca(OH)2微溶于水，所以除去Mg(OH)2沉淀中混有的Ca(OH)2時，需要參加能夠使Ca(OH)2轉(zhuǎn)化為易溶于水的物質(zhì)[如MgCl、Mg(NO3)2等，但不宜參加MgSO4]，經(jīng)攪拌、過濾、洗滌便可以到達目的。答案：(1)MgCl2·6H2OMg(OH)Cl＋HCl↑＋5H2O↑，MgCl2·6H2OMgO＋2HCl↑＋5H2O↑(或Mg(OH)ClMgO＋HCl↑)在枯燥的HCl氣流中，抑制了MgCl2水解，且?guī)ё進gCl2·6H2O受熱產(chǎn)生的水蒸氣，故能得到無水MgCl2(2)參加MgCl2溶液，充分?jǐn)嚢?、過濾、沉淀用水洗滌(答案不惟一，合理即可)1.金屬活動性順序與金屬冶煉方法的關(guān)系(1)原理由于不同金屬的活動性不同，金屬離子得到電子被復(fù)原成金屬原子的能力也不同。金屬活動性順序表中，金屬的位置越靠后，越容易被復(fù)原，一般的復(fù)原方法就能使金屬復(fù)原；金屬的位置越靠前，越難被復(fù)原，最活潑金屬只能用最強的復(fù)原手段來復(fù)原。(2)金屬活動順序與金屬冶煉方法的關(guān)系特點提醒：①金屬冶煉方法的選擇取決于金屬在自然界中的存在狀態(tài)和金屬的活潑性。②工業(yè)上冶煉金屬常用的復(fù)原劑有C、CO、H2、活潑金屬單質(zhì)等。金屬的活動性順序KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu金屬原子失電子能力強―→弱金屬離子得電子能力弱―→強主要冶煉方法電解法熱還原法熱分解法物理方法2．鋁熱反響(1)原理Al是復(fù)原劑，另一種氧化物作氧化劑，是鋁將氧化物中的金屬置換出來的反響；其實質(zhì)是鋁將氧化物中化合態(tài)的金屬復(fù)原為金屬單質(zhì)。(2)反響特點①高溫條件；②劇烈燃燒，放出大量的熱；③新生成的液態(tài)金屬單質(zhì)易與Al2O3(固態(tài))別離。(3)引燃劑和鋁熱劑①引燃劑：鎂條、氯酸鉀。②鋁熱劑：鋁粉和金屬氧化物(Fe2O3、Cr2O3、V2O5等)組成的混合物。(4)應(yīng)用鋁熱反響常用于冶煉難熔金屬如V、Cr、Mn等；焊接鋼軌等?！癜咐觥纠?】2005年諾貝爾化學(xué)獎獲得者施羅克等人發(fā)現(xiàn)金屬鉬的卡賓化合物可以作為非常有效的烯烴復(fù)分解催化劑。工業(yè)上冶煉鉬的化學(xué)原理為：①2MoS2＋7O22MoO3＋4SO2；②MoO3＋2NH3·H2O===(NH4)2MoO4＋H2O；③(NH4)2MoO4＋2HCl===H3MoO4↓＋2NH4Cl；④H2MoO4MoO3＋H2O；⑤用復(fù)原劑將MoO3復(fù)原成金屬鉬。那么以下說法正確的選項是 ()A．MoS2煅燒產(chǎn)生的尾氣可直接排入空氣中B．MoO3是金屬氧化物，也是堿性氧化物C．H2MoO4是一種強酸D．利用H2、CO和鋁分別復(fù)原等量的MoO3，所消耗復(fù)原劑的物質(zhì)的量之比為3∶3∶2[解析]A項，MoS2煅燒產(chǎn)生的SO2是大氣污染物，不能直接排入空氣，A不正確；B項，MoO3和氨水反響表現(xiàn)出酸性氧化物的性質(zhì)，B不正確；C項，H2MoO4不溶于水，受熱易分解，不是強酸，C不正確；D項復(fù)原1molMoO3得6mol電子，消耗H2、CO、Al的物質(zhì)的量分別為∶∶＝3∶3∶2，D正確。[答案]D以下金屬冶煉的反響原理，錯誤的選項是()解析：首先總結(jié)金屬的三種冶煉方法，再根據(jù)金屬的活潑性選擇合理的方法。Na、Mg都是活潑金屬應(yīng)選用電解法，故A項正確，B項錯誤。Fe是較活潑的金屬用復(fù)原劑復(fù)原的方法，C項正確。Hg是不活潑金屬用熱分解法，D項正確。答案：B1.鎂的提取(1)流程(2)有關(guān)反響的化學(xué)方程式MgCl2＋Ca(OH)2===Mg(OH)2↓＋CaCl2Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2OMgCl2·6H2OMgCl2＋6H2O↑MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑2．溴的提取(1)用蒸餾法將海水濃縮，用硫酸將濃縮的海水酸化。(2)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)：2Br－＋Cl2===Br2＋2Cl－。(3)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)以到達富集的目的：Br2＋SO2＋2H2O===2HBr＋H2SO4。(4)向吸收塔內(nèi)溶液中通入適量的氯氣：2HBr＋Cl2===2HCl＋Br2(5)用四氯化碳(或苯)萃取吸收塔內(nèi)溶液中的溴單質(zhì)。3．海帶中碘的提取(1)原理：用適當(dāng)?shù)难趸瘎⒑е械牡庠?I－)氧化成I2，再萃取出來。(2)化學(xué)方程式：2I－＋H2O2＋2H＋===I2＋2H2O應(yīng)用指南：在實驗室從海帶中提取碘，先將干海帶灼燒除去有機物，再用H2O2、H2SO4處理，使得I－氧化為I2，再用苯或CCl4萃取。4．海水的淡化——蒸餾法(1)原理：利用水的沸點低，蒸餾時水汽化，而其他物質(zhì)沸點高，不能汽化，水蒸氣冷卻得到淡水。(2)本卷須知①燒瓶內(nèi)加少量碎瓷片以防暴沸。②冷凝水流向是下進上出?！癜咐觥纠?】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)計并進行了以下實驗：請?zhí)顚懸韵驴瞻祝?1)步驟①灼燒海帶時，除需要三腳架外，還需要用到的實驗儀器是____(從以下儀器中選出所需的儀器，用標(biāo)號字母填寫在空白處)。A．燒杯B．坩堝C．外表皿D．泥三角E．酒精燈F．枯燥器(2)步驟③的實驗操作名稱是______；步驟⑥的目的是從含碘苯溶液中別離出單質(zhì)碘和回收苯，該步驟的實驗操作名稱是____。(3)步驟④反響的離子方程式是______________。(4)步驟⑤中，某學(xué)生選擇用苯來提取碘的理由是______________________________________________________________________________。(5)請設(shè)計一種檢驗提取碘后的水溶液中是否還含有單質(zhì)碘的簡單方法：____________________________________________________________________________________________________________。[解析]此題以提取碘為背景，綜合考查了灼燒固體、過濾等實驗根本操作，(5)問是一個實驗方案的設(shè)計題，所以該題很好地綜合考查了學(xué)生的“動手〞動腦能力。(1)該實驗是對固體海帶加熱灼燒，與三腳架一起使用的常常是泥三角、坩堝和酒精燈。(2)步驟③是由海帶灰懸濁液得含碘離子的溶液，因此一定要進行過濾，步驟⑥是從混有碘的苯溶液中別離碘和回收苯。因二者在水中溶解度都不大，因此只能用蒸餾別離的方法。(3)結(jié)合“碘離子含碘水溶液〞、再聯(lián)想實驗室中Cl2的制備不難寫出④的離子方程式為2I－＋MnO2＋4H＋===Mn2＋＋I2＋2H2O。(4)因碘不易溶于水而易溶于有機溶劑苯，且苯不溶于水易與水溶液分層，這里選取萃取劑的原那么。(5)根據(jù)碘單質(zhì)遇淀粉變藍這一現(xiàn)象，可以取少量提取碘之后的溶液，參加淀粉看是否變藍來檢驗。[答案](1)BDE(2)過濾蒸餾(3)2I－＋MnO2＋4H＋===Mn2＋＋I2＋2H2O(4)苯與水互不相溶；碘在苯中的溶解度比在水中大(5)取少量提取碘后的水溶液于試管中，參加幾滴淀粉試液，觀察是否出現(xiàn)藍色(如果變藍，說明還有單質(zhì)碘)海水是鎂的主要來源之一。從海水中提取鎂可按如下步驟進行：①把貝殼制成石灰乳；②向引入的海水中參加石灰乳，沉降、洗滌、過濾沉淀物；③將沉淀物與鹽酸反響，結(jié)晶、過濾、枯燥產(chǎn)物；④電解得到產(chǎn)物。(1)以上提取鎂的全過程中，沒有涉及的化學(xué)反響類型是________(填序號)。A．分解反響 B．化合反響C．置換反響 D．復(fù)分解反響(2)以下關(guān)于提取鎂的說法中，不正確的選項是________(填序號)A．此法的優(yōu)點之一是原料來自大海B．進行①②③步驟的目的是富集MgCl2C．可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解析：根據(jù)題意表達流程，先寫出化學(xué)方程式，再做出具體判斷，對于該法的評判要結(jié)合實際情況。(1)從海水中提取鎂的全過程中，涉及到的反響有：①把貝殼制成石灰乳CaCO3CaO＋CO2↑，分解反響；CaO＋H2O===Ca(OH)2，化合反響；②沉淀Mg2＋：Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓，復(fù)分解反響；③沉淀物與鹽酸反響：Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O，復(fù)分解反響；④電解：MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑，分解反響。未涉及置換反響。(2)由于MgO的熔點高，不能使用電解熔融MgO的方法冶煉Mg。答案：(1)C(2)C【例1】(2021·南京局部學(xué)校期末練習(xí))銅器長期暴露在潮濕空氣中，它的表層往往含有“銅綠〞(堿式碳酸銅)，它受熱易分解。為了從銅綠中制得銅，并測定銅綠在混合物中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，把銅綠樣品放在試管中，與通入的純潔氫氣在加熱條件下發(fā)生反響，實驗裝置如以下圖，請答復(fù)以下有關(guān)問題：(1)A處應(yīng)選用以下裝置中的(填寫編號)________(鐵架臺已省去)，選用的理由是____________________________________________________________________________________________________。(2)反響開始前，對整個實驗裝置必須進行的操作是____________________________________________________________________________________；反響進行時，最好先________；反響完畢后，假設(shè)不改變原裝置的連接，應(yīng)先________，待試管稍冷卻后，再________這樣做的理由是____________________________________。實驗過程中觀察到試管底部的現(xiàn)象是________。(3)要測定銅綠在混合物中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，除需知道樣品質(zhì)量外還需測定的實驗數(shù)據(jù)是________________________________________________________________________。[解析](1)A處選用的裝置是給固體加熱制取氣體，同時又要用氫氣復(fù)原氧化銅，將兩裝置合二為一，應(yīng)選丙裝置，理由為：①因反響有水生成，試管口應(yīng)略低于試管底部，防止冷凝水倒流到試管底部而使試管炸裂；②通入氫氣的導(dǎo)氣管應(yīng)伸入到氧化銅的上方，有利于將試管中的空氣排凈。(2)反響前除要稱量樣品質(zhì)量外，還要檢查裝置的氣密性，稱量裝置D(含氫氧化鈉溶液)的質(zhì)量。反響進行時，要先通入氫氣后加熱。反響完畢，要先將B中的導(dǎo)氣管升高至離開液面，再熄滅酒精燈，以防止硫酸倒流。實驗過程中可以觀察到樣品由綠色變成黑色，最后變成光亮的紅色。(3)要測定銅綠的混合物中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，需測定樣品的質(zhì)量及實驗前后裝置D的質(zhì)量。依據(jù)CO2的質(zhì)量，可根據(jù)方程式計算出堿式碳酸銅的質(zhì)量，再算出銅綠在混合物樣品中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。注意：①原混合物中含有銅