高中化學(xué)八章化學(xué)與可持續(xù)發(fā)展一節(jié)一課時金屬礦物海水資源的開發(fā)利用高一化學(xué)

第一課時

金屬礦物及海水資源的開發(fā)利用[明確學(xué)習(xí)目標(biāo)]1.認(rèn)識金屬在自然界中的存在形式及金屬的冶煉方法。2.認(rèn)識鋁熱反響的原理，認(rèn)識金屬回收和資源保護的意義。3.認(rèn)識海水資源、海水淡化的方法。4.認(rèn)識海水化學(xué)資源的開發(fā)和利用，即海水制鹽、海水提溴、海帶提碘。5.認(rèn)識海水綜合利用的重要方向。學(xué)生自主學(xué)習(xí)金屬礦物的開發(fā)利用1．金屬在自然界中的存在形態(tài)2．金屬的冶煉方法3．金屬資源的合理開發(fā)利用合理開發(fā)利用金屬資源金屬的冶煉需要耗費大批的資源和能源，還會造成環(huán)境污染，地球上的金屬資源是有限的，是不行重生的，所以金屬資源應(yīng)合理開發(fā)和利用。有效利用金屬資源的門路①提升金屬礦物的利用率，開發(fā)環(huán)保高效的金屬冶煉方法；②增強廢舊金屬的回收和再利用；③使用其余資料取代金屬資料。海水資源的開發(fā)利用(一)海水中的水資源1．海水中水的儲量約占地球上總水量的□0197%。2．海水中水資源的利用(二)海水中的化學(xué)資源1．海水中化學(xué)資源的特色07常量元素(>99%)：除H、O外，含有□Cl、Na、K、Mg、Ca、S、C、F、B、多樣性Br、Sr等11種元素；微量元素(<1%)固然海水中元素種類好多，總儲量□08很大，但很多元素的富集程度卻□09分別性很低2．海水化學(xué)資源的開發(fā)利用海水制鹽把海水引到鹽灘上，利用日光微風(fēng)力使水分蒸發(fā)，獲取食鹽。海水提溴工業(yè)上常用的一種海水提溴技術(shù)叫做□10“吹出法”，其過程主要包含□11氧化(用氯氣氧12化海水中的溴離子)、吹出(用空氣將生成的溴吹出)、□汲取(用二氧化硫作復(fù)原劑使溴轉(zhuǎn)變?yōu)闅滗逅幔允蛊渑c空氣分別)、蒸餾(再用氯氣將氫溴酸氧化為溴后蒸餾分別)等環(huán)節(jié)。其余物質(zhì)和能量從海水中不單能夠制得氯化鈉、鎂、鉀、溴等化工產(chǎn)品，還能夠獲取其余物質(zhì)和能量，如□13鈾和重水是核能開發(fā)的重要原料，

□14潮汐能、波濤能等也是愈來愈遇到重視的新式能源。1．為何越開朗的金屬被人類利用的越晚？提示：因為金屬越開朗，其離子的氧化性越弱，就越難被復(fù)原，故制取和利用的時間越晚。2．用海水蒸餾法制取淡水有哪些優(yōu)弊端？提示：長處是設(shè)施簡單，易操作，淡水質(zhì)量好。弊端是耗能大，成本較高。講堂互動研究知識點一金屬礦物的開發(fā)利用1．金屬的冶煉原理金屬冶煉的實質(zhì)是使金屬化合物中的金屬陽離子獲取電子被復(fù)原為金屬單質(zhì)的過程，n＋－即：M＋ne===M。2．金屬活動性次序與金屬冶煉方法的關(guān)系3．熱復(fù)原法的分類及優(yōu)弊端用氫氣復(fù)原法冶煉金屬，純度高，但成本也高。用一氧化碳和碳復(fù)原法冶煉金屬，純度低，冶煉成本也低。用鋁熱法能夠冶煉熔點高、難冶煉的金屬，成本較高。[知識拓展]1．鋁熱反響的實驗研究2．鋁熱反響的原理及特色1下表中金屬的冶煉原理與方法不完整正確的選項是( )選項冶煉原理方法A△熱分解法2HgO=====2Hg＋O↑2B2Al2O(熔融)電解=====4Al＋3O↑電解法3冰晶石2C高溫?zé)岱纸夥–uS＋O=====2Cu＋SO222D高溫?zé)釓?fù)原法FeO＋2Al=====2Fe＋AlO2323[標(biāo)注點撥][分析]開朗金屬K、Ca、Na、Mg、Al等用電解法冶煉，中等開朗金屬Zn、Fe、Sn、Pb、Cu等用熱復(fù)原法冶煉，不開朗金屬Hg、Ag利用熱分解法冶煉，故A、B、D正確；C項為火法煉銅，錯誤。[答案]C[練1]冶煉金屬一般有以下4種方法：①焦炭法；②水煤氣(或氫氣、一氧化碳)法；③開朗金屬置換法；④電解法。這4種方法在工業(yè)上均有應(yīng)用。古代有：Ⅰ.火燒孔雀石煉銅；Ⅱ.濕法煉銅。現(xiàn)代有：Ⅲ.鋁熱法煉鉻；Ⅳ.從光鹵石(MgCl2·6H2O)中煉鎂。對它們的冶煉方法的分類，不正確的選項是()A．Ⅰ，①B．Ⅱ，②C．Ⅲ，③D．Ⅳ，④答案B分析金屬冶煉方法的選擇與金屬在自然界中存在的狀態(tài)、金屬活動性等相關(guān)，需要在理解的基礎(chǔ)上加以記憶。Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ發(fā)生的反響分別是：△.Cu2(OH)2CO3=====2CuO＋CO2↑＋H2O△C＋2CuO=====2Cu＋CO2↑.Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu高溫.2Al＋Cr2O3=====Al2O3＋2CrⅣ.先從光鹵石中提取MgCl2，再電解熔融的MgCl2：電解MgCl2(熔融)=====Mg＋Cl2↑則Ⅰ屬于方法①，Ⅱ?qū)儆诜椒á郏髮儆诜椒á?，Ⅳ屬于方法④。綜上剖析，B選項不正確。[練2](1)Al與FeO發(fā)生鋁熱反響的化學(xué)方程式為____________________，該反響中34氧化劑是__________，復(fù)原劑是________。(2)工業(yè)上電解冶煉鋁的化學(xué)方程式為____________________，若電路中經(jīng)過1mol電子，能夠獲取Al________g。答案(1)8Al高溫FeOAl電解＋3FeO=====4AlO＋9Fe(2)2AlO(熔融)=====4Al＋3O↑342334232冰晶石9分析

鋁熱反響中鋁失電子作復(fù)原劑，

Fe3O4得電子化合價降低作氧化劑。工業(yè)制鋁用電解熔融

Al2O3的方法，冰晶石降低

Al2O3熔點，作助熔劑。由方程式知轉(zhuǎn)移

12mole

－獲取鋁4×27g，轉(zhuǎn)移1mole－獲取鋁9g。規(guī)律方法利用鋁熱反響推測混淆物的構(gòu)成，依據(jù)得失電子守恒即可計算轉(zhuǎn)移

1mol

電子能夠復(fù)原的金屬元素的質(zhì)量，用極端假定法和均勻值原理判斷。知識點二海水資源的開發(fā)利用1．海水的蒸餾主要儀器：A蒸餾燒瓶，B冷凝管，C錐形瓶。冷凝水的流向：a口進(jìn)；b口出。(3)A中加入碎瓷片的目的是防備液體暴沸。2．海帶中提碘海帶中含有碘元素的查驗原理2H＋＋2I－＋H2O2===I2＋2HO。從海帶中提取碘的方法①工藝流程②主要的反響原理Cl2＋2KI===2KCl＋I(xiàn)2。3．海水提溴生產(chǎn)流程圖主要化學(xué)(離子)方程式－－Cl2＋2Br===2Cl＋Br2；Br2＋SO2＋2H2O===H2SO4＋2HBr。4．海水提鎂反響流程相關(guān)反響的化學(xué)方程式MgCl2＋Ca(OH)2===Mg(OH)2↓＋CaCl2；Mg(OH)2＋2HCl===MgCl＋2H2O；脫水MgCl2·6H2O=====MgCl2＋6H2O；電解MgCl2(熔融)=====Mg＋Cl2↑。從苦鹵中提取溴的流程以下：以下相關(guān)說法不正確的選項是( )A．X試劑可用Na2SO3飽和溶液B．步驟Ⅲ的離子反響：2Br－＋Cl2===2Cl－＋Br2C．從溴的濃溶液中提取單質(zhì)溴，能夠用乙醇進(jìn)行萃取D．步驟Ⅳ包含萃取、分液和蒸餾[標(biāo)注點撥][分析]A項，X試劑應(yīng)采用復(fù)原性物質(zhì)，可用Na2SO3飽和溶液；B項步驟Ⅲ的離子反－－＋Br；C項因為乙醇和水互溶，故不可以作為從溴水中提取溴的萃取劑，應(yīng)為2Br＋Cl===2Cl22錯誤；D項步驟Ⅳ是將Br2的濃溶液中的溴提拿出來，所以過程包含萃取、分液和蒸餾。[答案]C[練3]以下方法中，不可以實現(xiàn)海水淡化的是()A．蒸餾法B．電滲析法C．過濾法D．離子互換法答案C分析海水淡化常用的方法有蒸餾法、電滲析法和離子互換法。[練4]以下說法正確的選項是( )A．大海約占地球表面積的71%，所以地球上不缺水，人類能夠任意使用水資源，不用節(jié)儉B．海水淡化的主要方法有蒸餾法、電滲析法、膜分別法和離子互換法C．海水淡化的各樣方法中，蒸餾法的成本最低D．以上說法都正確答案B分析

地球表面咸水多，淡水少，很多國家面對著淡水資源的危機，

故不可以夠任意浪費水資源，

A錯誤；海水淡化的方法中蒸餾法的成本較高，

C錯誤。本課概括總結(jié)金屬冶煉的實質(zhì)是金屬化合物中的金屬陽離子獲取電子被復(fù)原為金屬單質(zhì)。2．常有金屬的冶煉方法：K、Ca、Na、Mg、Al―→電解法，Zn～Cu―→熱復(fù)原法，Hg、Ag―→熱分解法。3．必記七反響△(1)2HgO=====2Hg＋O2↑。△(2)2Ag2O=====4Ag＋O2↑。電解(3)MgCl2(熔融)=====Mg＋Cl2↑。電解(4)2Al2O3(熔融)=====4Al＋3O2↑。冰晶石電解(5)2NaCl(熔融)=====2Na＋Cl2↑。高溫(6)Fe2O3＋2Al=====2Fe＋Al2O3。高溫(7)Fe2O3＋3CO=====2Fe＋3CO2。4．海水淡化的主要方法有蒸餾法、電滲析法、離子互換法等。5．海水提溴Cl2熱空氣SOCl22工藝流程：海水――→Br2――→溴蒸氣――→HBr――→Br2蒸餾,液溴。吹出汲取反響原理：Cl2＋2Br－===Br2＋2Cl－。學(xué)習(xí)成效檢測1．從石器、青銅器到鐵器時代，金屬的冶煉表現(xiàn)了人類文明的發(fā)展水平，以下圖表示了三種金屬被人類開發(fā)利用的大概年限，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．金屬的化合價高低D．金屬的活動性大小答案D分析金屬的冶煉就是使化合態(tài)的金屬陽離子被復(fù)原為游離態(tài)的金屬單質(zhì)，金屬越活潑，對應(yīng)離子得電子能力越弱，越難被復(fù)原，冶煉時所需條件越高。從題給圖示能夠概括出越不開朗的金屬(如銅)越早被開發(fā)利用，應(yīng)選D。2．以下對于金屬的冶煉方法的表達(dá)不正確的選項是( )A．熱分解法合用于制備不開朗金屬B．熱復(fù)原法常用的復(fù)原劑是C、H2、CO、Al等C．電解法合用于制備不開朗金屬D．水溶液中置換法合用于用開朗金屬制備不開朗金屬答案C分析電解法合用于制備開朗性強的金屬，如Na、Mg、Al。3．若將海水淡化作飲用水使用，以下方法在原理上完整不行行的是( )A．加明礬使海水中的鹽積淀而淡化B．利用太陽能使海水蒸餾淡化C．將海水遲緩凝結(jié)以獲取淡化的飲用水D．將海水經(jīng)過離子互換樹脂，以除掉所含離子答案A分析明礬凈水是利用Al3＋反響生成的Al(OH)3膠體的吸附作用而除掉水中的一些泥沙，其實不可以除掉海水中的陰、陽離子而使海水淡化。利用太陽能使海水蒸餾淡化，是有研究價值的一種淡化門路。海水遲緩凝結(jié)后可結(jié)成冰，在這個過程中能夠除掉海水中的離子而淡化。將海水經(jīng)過離子互換樹脂使海水淡化是一種已被應(yīng)用的海水淡化方法。14．從海水中提取的溴約占世界溴年產(chǎn)量的3，從海水中提取溴的主要步驟可表示為( )A．氧化→汲取→吹出B．氧化→吹出→汲取C．吹出→氧化→汲取D．吹出→汲取→氧化答案B分析從海水中提取溴，先用氧化劑將溴離子氧化為溴單質(zhì)，再用熱空氣吹出后用二氧化硫水溶液汲取。5．NaCl是從海水中提拿出來的一種重要物質(zhì)，除食用外，它仍是一種工業(yè)原料。以下以NaCl為原料可制取的產(chǎn)品

(或物質(zhì)

)是(

)①燒堿

②純堿

③金屬鈉

④氯氣

⑤鹽酸

⑥漂白粉A．全部是

B．只有①②③④C．只有①②③⑤

D．只有①②④⑤⑥答案A分析從海水中制得的氯化鈉，可作化工產(chǎn)品，工業(yè)上用電解飽和NaCl溶液的方法來制取NaOH、Cl2和H2，并以它們?yōu)樵仙a(chǎn)一系列化工產(chǎn)品，如鹽酸、漂白粉等；電解熔融的NaCl可得金屬鈉和氯氣，以

NaCl為原料，也可制取

Na2CO3。6．如圖是一氧化碳復(fù)原鐵的氧化物的實驗裝置。請回答以下問題：判斷硬質(zhì)玻璃管中已開始發(fā)生反響的現(xiàn)象是__________________；反響過程中產(chǎn)生的現(xiàn)象是________________________。(2)在A處點燃可見淡藍(lán)色火焰的原由是______________________________________________________________________________________________。實驗結(jié)束時正確的操作是________。①先停止通入CO②先熄滅酒精燈，并持續(xù)通入CO③熄滅酒精燈，同時停止通入CO④先熄滅酒精燈，持續(xù)通入CO，并點燃排出的CO氣體答案(