開發(fā)利用金屬礦物和海水資源

/年級高一學(xué)科化學(xué)版本人教新課標(biāo)版課程標(biāo)題第四章第一節(jié)開發(fā)利用金屬礦物和海水資源編稿老師佘平平一校林卉二校黃楠審核王慧姝一、考點突破：1．本講內(nèi)容屬于課程標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)IＩ的主題3——化學(xué)與可持續(xù)發(fā)展。課程標(biāo)準(zhǔn)中要求:以海水、金屬礦物等自然資源的綜合利用為例，了解化學(xué)方法在實現(xiàn)物質(zhì)間轉(zhuǎn)化中的作用.認(rèn)識化學(xué)在自然資源綜合利用方面的重要價值。2。本講內(nèi)容涉及的知識點在高考考試說明中對應(yīng)的考點及知識細(xì)目：（1)能應(yīng)用金屬的活動性順序判斷反應(yīng)并解釋相關(guān)現(xiàn)象（２）結(jié)合海水、金屬礦物等自然資源綜合利用的實例，了解運(yùn)用物質(zhì)性質(zhì)和反應(yīng)規(guī)律能實現(xiàn)物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化III二、重難點提示：重點:在掌握金屬冶煉的一般原理的基礎(chǔ)上，了解適用于不同金屬的冶煉方法。難點:學(xué)會用化學(xué)方法對海水資源進(jìn)行開發(fā)利用，特別是在提取溴、碘、鎂中的應(yīng)用。知識脈絡(luò)圖:知識點一：金屬的冶煉原理及方法【要點精講】1.原理用還原法把化合態(tài)的金屬還原成游離態(tài)的金屬：Mn＋＋ne-→M２.金屬冶煉方法根據(jù)金屬元素活潑性的不同，金屬冶煉的方法也各不相同.(1）不活潑金屬可以直接通過加熱分解的方法獲得。如:2HgＯｅq\o（=,\s\ｕｐ7（△））２Ｈｇ+O2↑、2Ag2Oeｑ\ｏ(=，\s\up7(△））4Ａｇ+Ｏ２↑。（2）鉀、鈣、鈉、鎂、鋁等極活潑的金屬一般是用電解法獲得。如:2NaCl（熔融）ｅｑ\o（=,\s\up７（電解）)2Ｎa＋Cｌ2↑MgＣl2(熔融）eq\o（=，＼s\up7(電解)）Mｇ+Cl２↑２Ａl２Ｏ3（熔融）eｑ\o(=,\ｓ\uｐ7（電解),\s＼do５(冰晶石)）４Al+３O２↑(３)活潑性介于鋅和銅之間的金屬一般都采用熱還原法（常用的還原劑有焦炭、氫氣、一氧化碳及活潑金屬鋁等）進(jìn)行冶煉。如:鋁熱反應(yīng)2Ａl+Fe2Ｏ3eq\o（=,\s＼ｕp7（高溫）)Aｌ2O3＋2Fe3．冶煉方法與金屬活潑性的關(guān)系金屬的活動性順序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【典例精析】例題１我國古代曾用火燒孔雀石和焦炭的混合物的方法煉銅。孔雀石的主要成分是Cｕ２(OH)2CO3，其冶煉方法是(）Ａ．焦炭還原法 B。濕法煉銅C。鋁熱還原法?D.電解冶煉法思路導(dǎo)航:孔雀石受熱發(fā)生分解反應(yīng)生成了氧化銅、CO２和H2O,生成的氧化銅被混合物中的焦炭還原成單質(zhì)銅。答案：A例題2下列金屬冶煉的反應(yīng)原理，錯誤的是（）A．2NaCl（熔融)eｑ＼ｏ(=,\s＼up7(電解))2Na+Cｌ2↑Ｂ.MgO＋H2eｑ＼ｏ（=，\s＼up7（高溫）)Mg+H２ＯＣ.Fe3O４+4COｅq\o(=，＼s＼uｐ７(高溫）)３Fｅ+4CO2Ｄ.2HｇOeq\o(=，\s\up7(△）)2Hg＋O2↑思路導(dǎo)航:因為Mg活潑性強(qiáng)，在高溫下可與水反應(yīng)生成Mｇ（OH）２和H2,不能用H2還原MgO的方法冶煉鎂，應(yīng)用電解熔融ＭgＣｌ２的方法冶煉鎂。答案：Ｂ例題3用鋁熱法還原下列化合物，制得金屬各1moｌ，消耗鋁最少的是（）A。MｎＯ2?B.WO3C．Fe3O4?D．Cr2O3思路導(dǎo)航:制備1ｍｏl金屬，根據(jù)氧化還原反應(yīng)中得失電子數(shù)相等的原理，金屬離子得電子數(shù)越多，需要鋁的質(zhì)量越大。而生成1mｏｌ金屬，該金屬在化合物中化合價越高,則消耗鋁越多;反之則越少。在這四種化合物中只有C選項中Fｅ的化合價最低,故選C。答案：Ｃ例題4如下圖所示，用兩張圓形濾紙分別折疊成漏斗狀，套在一起，使四周都有四層。在內(nèi)層濾紙的底部剪一個孔并濕潤內(nèi)層濾紙,下面放置盛沙的蒸發(fā)皿.把5g炒干的氧化鐵粉末和２g鋁粉混合均勻,放在紙漏斗中，上面加少量氯酸鉀并在混合物中間插一根鎂條，用小木條點燃鎂條,觀察發(fā)生的現(xiàn)象。通過以上實驗信息,回答下列問題:（１）寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式:＿_(dá)__＿_(dá)_＿_(dá)__＿_(dá)___＿_(dá)_＿_(dá)＿_(dá);其中_＿_(dá)_____＿_(dá)___是氧化劑，____＿_(dá)__＿_(dá)____是還原劑,該反應(yīng)稱為________＿＿_(dá)_____反應(yīng)。（2）該實驗的實驗現(xiàn)象為____＿＿＿_(dá)＿_(dá)___＿＿_(dá)___(填序號).①鎂條劇烈燃燒??②放出大量的熱,并發(fā)出耀眼的光芒，火星四射③紙漏斗的下部被燒穿?④熔落物能夠被磁鐵吸引(３)寫出對應(yīng)下列操作或物質(zhì)的作用(填字母):內(nèi)層濾紙漏斗底部剪一個孔:_______＿_(dá)___＿；內(nèi)層濾紙漏斗用水濕潤：__＿_(dá)__＿＿_(dá)___；蒸發(fā)皿盛沙:____________＿;鎂條：_______＿_(dá)__＿_(dá)；氯酸鉀:________＿＿_(dá)__。a.防止紙漏斗著火b。使熔融物易于落下ｃ.引發(fā)鋁熱反應(yīng)ｄ.引燃KＣｌO3e．防止濺落物炸裂蒸發(fā)皿(４）若將氧化鐵換成氧化鎂，則該反應(yīng)能否發(fā)生？__＿_(dá)_______________＿_(dá)（填“能"或“不能”)，理由是_＿_(dá)_________＿＿_(dá)＿_(dá)____________＿_(dá)__＿＿_(dá)。思路導(dǎo)航:本題考查鋁熱反應(yīng)的操作。將氧化鐵粉末和鋁粉均勻混合后放入紙漏斗中，在混合物上面加少量KＣlO３固體,中間插一根用砂紙打磨過的鎂條并點燃。該反應(yīng)放出大量的熱，發(fā)出耀眼的光，產(chǎn)生大量的煙。答案：(１）Ｆe2O3＋2Ａｌｅq\ｏ（=,\s\up7（高溫))Al2O3＋2Fｅ；Ｆe2Ｏ3；Ａl;鋁熱（２）①②③④（3）ｂ；a;e；d；c（4）不能；鎂比鋁活潑，鋁不能置換鎂知識點二：海水資源的綜合利用【要點精講】一、海水中水資源的利用1。海水中水的儲量約為１.3×１09億噸，約占全球總水量的97％。2.海水中水資源的利用，主要包括海水的淡化和直接利用海水進(jìn)行循環(huán)冷卻。3。海水淡化(1）途徑:通過從海水中提取淡水或把海水中的鹽分離出去,都可以達(dá)到淡化海水的目的。（2）方法：海水淡化的方法主要有蒸餾法、電滲析法、離子交換法等。其中蒸餾法淡化海水的歷史最久,技術(shù)和工藝比較成熟,但成本較高。上圖是實驗室模擬蒸餾法淡化海水的裝置圖，該裝置中所用的玻璃儀器有酒精燈、圓底燒瓶、冷凝管、牛角管(或接液管、接收器)、錐形瓶。在冷凝管中通入冷卻水一般是從下口進(jìn)水、上口出水。（3）方向：海水淡化與化工生產(chǎn)、能源技術(shù)相結(jié)合,成為海水綜合利用的重要方向。二、海水中化學(xué)資源的開發(fā)1.海水中化學(xué)資源的特點(１）多樣性：由于與巖石、大氣、生物的相互作用，海水中溶解和懸浮著大量的無機(jī)物和有機(jī)物，按含量計，海水中的Ｈ、Ｏ兩種元素,加上Cｌ、Na、K、Mｇ、Cａ、S、C、F、B、Bｒ、Sr等11種元素的含量超過海水總量的99%，其他為微量元素，總計有８0多種元素。(２）分散性:雖然海水中元素種類很多,總儲量很大，但許多元素的濃度（或富集程度）卻很低。2.從海水中獲得的產(chǎn)品及其用途（１）食鹽:除食用外，還用做工業(yè)原料，如生產(chǎn)燒堿、純堿、金屬鈉及氯氣、鹽酸、漂白粉等含氯化工產(chǎn)品。（2)從海水中制取鎂、鉀、溴及其化工產(chǎn)品。（3）鈾和重水是核能開發(fā)中的重要原料，它們的提取對一個國家來說具有戰(zhàn)略意義。(4）海洋藥物.（5)海洋中的新型能源：潮汐能、波浪能。【典例精析】例題１許多國家十分重視海水資源的綜合利用。不需要化學(xué)變化就能夠從海水中獲得的物質(zhì)是（）A.氯、溴、碘 B。鈉、鎂、鋁Ｃ.燒堿、氫氣 Ｄ。食鹽、淡水思路導(dǎo)航：從海水中獲得非金屬單質(zhì)Cl2、Bｒ2、I2、H２，金屬單質(zhì)Ｎa、Ｍg、Al或化合物NaＯＨ，均需經(jīng)過化學(xué)變化;海水曬鹽得ＮaCｌ,蒸餾海水得淡水只發(fā)生物理變化。答案：D例題2已知ＭｇO、MgＣl2的熔點分別為28０0℃、604℃,將MｇO、MgCl2加熱熔融后通電電解,都可得到金屬鎂。海水中含有MgＣl2，工業(yè)上從海水中提取鎂,正確的方法是（）A．海水eｑ＼o(→，＼s\ｕｐ7(ＮaOH))Mg(OＨ）2eq\ｏ(→，\s\uｐ7（電解））MｇB。海水eｑ\o(→，\s\ｕp7（HＣl））ＭgCｌ２溶液→ＭgCl２（熔融）eq\o(→，\ｓ\up７（電解））MｇＣ。海水eq\o（→，\ｓ＼ｕｐ７(石灰乳））Mg（OH）２eq＼ｏ（→,＼ｓ\up7(灼燒)）MgOeq\o（→，\s\uｐ７(電解）)ＭgD。海水eｑ\o（→，\ｓ＼up7（石灰乳）)Mg（OH)２eq＼o(→，\ｓ\up7（HCl)）ＭgCl２溶液→ＭgCｌ2（熔融）ｅq＼o（→，\s\ｕｐ7（電解)）Mｇ思路導(dǎo)航:工業(yè)問題除理論上可行外還要考慮設(shè)備、原料、成本等問題。從理論上看A方法使用NaOＨ成本高，且Mg（OH)2是一種不溶性堿，加熱熔融時會發(fā)生分解，因此不可行；B方法中得不到MｇCl2，C方法中電解MgO時，由于MgO的熔點很高,耗能大，所以經(jīng)濟(jì)效益差。答案:D例題3全球海水中的溴的儲量豐富,約占地球溴總儲量的99％,故溴有“海洋元素”之稱，海水中溴含量為65ｍg·L-１。其工業(yè)提取法有：(1）空氣吹出純堿吸收法。方法是將氯氣通入富含溴離子的海水中，使溴置換出來,再用空氣將溴吹出，用純堿溶液吸收，最后用硫酸酸化，即可得到單質(zhì)溴。該方法涉及的反應(yīng)有:①_＿_(dá)___＿＿_(dá)__＿_(dá)__＿_(dá)______＿_(dá)___________＿_(dá)（寫出離子方程式）；②3Br2+３CＯ32-＝BrO３－+5Bｒ—+3CO２↑；③BrO3—+5Bｒ—+6H＋=3Br2+3Ｈ2O。其中反應(yīng)②中氧化劑是＿_(dá)___＿＿_(dá)＿＿_(dá)__＿_(dá)＿_(dá),還原劑是_____＿_(dá)__＿_(dá)＿_(dá)______。(2）空氣吹出SO２吸收法.該方法基本同⑴,只是將吹出的溴用SＯ２來吸收,使溴轉(zhuǎn)化為氫溴酸，然后再用氯氣氧化氫溴酸即得單質(zhì)溴。寫出溴與二氧化硫反應(yīng)的化學(xué)方程式＿_(dá)_______＿_(dá)___＿＿＿_(dá)_＿_(dá)＿_(dá)＿＿_(dá)_____＿_(dá)＿_(dá)_＿。（3）溶劑萃取法。該法是利用單質(zhì)溴在水中和萃取劑中溶解度的不同的原理來進(jìn)行的。實驗室中萃取用到的實驗儀器名稱是_＿＿＿_(dá)＿_(dá)_＿＿_(dá)＿_(dá)___＿＿_(dá)＿。下列可以用于海水中溴的萃取的試劑是＿＿_(dá)________＿＿_(dá)____。①乙醇,②四氯化碳，③硝酸思路導(dǎo)航：（1)①氯氣通入富含溴離子的海水中，使溴置換出來,離子方程式為2Br—＋Cl２==2Cl－＋Br2.（2)根據(jù)題中所給出的反應(yīng)物與生成物，得化學(xué)方程式為ＳO2＋Bｒ2+2Ｈ２O=2HBr＋Ｈ2ＳO４。（3)萃取用的實驗儀器是分液漏斗。萃取劑選四氯化碳.答案：（1)2Br-＋Cl２=2Ｃｌ－＋Br2溴單質(zhì)溴單質(zhì)（２）ＳO2+Ｂr2+2Ｈ２O＝2HBr+Ｈ2ＳO４（3）分液漏斗②點評:解答此題應(yīng)注意①和②兩種方法，都是先將Br—富集，然后再通過氧化劑將Br—氧化為單質(zhì)溴.例題1鋁是一種重要的金屬,在生產(chǎn)、生活中具有許多重要的用途，下圖是從鋁土礦中制備鋁的工藝流程:已知：鋁土礦的主要成分是Al２O３,此外還含有少量ＳｉO２、Fｅ２O3等雜質(zhì)；(１)若將鋁溶解，下列試劑中最好選用_____＿_(dá)_（填編號）。理由是＿_(dá)____＿＿_(dá)_＿_(dá)____＿。A。濃硫酸Ｂ。稀硫酸Ｃ。稀硝酸D。濃硝酸(２）寫出向鋁土礦中加入足量氫氧化鈉溶液操作中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式：＿_(dá)_＿_(dá)＿_(dá)＿_(dá)_＿_(dá)_＿_(dá)＿_(dá)＿_(dá)____＿＿_(dá)＿＿_(dá)__＿；____＿＿_(dá)__＿＿_(dá)＿_(dá)____＿_(dá)＿＿_(dá)__＿_(dá)___＿_(dá)_。（３)在工藝流程第三步中，選用二氧化碳作酸化劑的原因是:_____＿_(dá)_＿_(dá)＿_(dá)__＿_(dá)___。（4）寫出電解鋁的化學(xué)方程式____＿_(dá)_＿＿＿_(dá)＿_(dá)＿_(dá)___＿_(dá)＿_(dá)＿＿＿_(dá)＿_(dá)_____.思路導(dǎo)航：(１)濃硫酸、濃硝酸均能使鋁發(fā)生鈍化，而稀硝酸與鋁反應(yīng)會產(chǎn)生NＯ氣體,污染空氣，因而最好選B。稀硫酸。（２）鋁土礦的主要成分是Aｌ2O3及少量ＳiO２，加入足量氫氧化鈉溶液后發(fā)生如下反應(yīng)：Al２O3＋2ＯH-=2AlＯeq\o\aｌ(－，2）＋H2O；SiO2＋2ＯH—=SｉＯeq\o\ａｌ（2—，3）＋H2O;Fe２O3不與氫氧化鈉溶液發(fā)生反應(yīng)。(3）經(jīng)過足量氫氧化鈉溶液的溶解,大部分鋁元素均以NaAlＯ2的形式存在于濾液中,通入過量二氧化碳可以將ＮaAｌO2完全轉(zhuǎn)化為Al(ＯＨ）3。答案：（１)B鋁與濃硫酸、濃硝酸在常溫下發(fā)生鈍化；稀硝酸與鋁反應(yīng)會產(chǎn)生ＮO氣體,污染空氣（2）Al2O3＋2OH—=2AlOeｑ\o\aｌ(—，2)+Ｈ2ＯSｉO2+２OH-＝SiOeｑ\o＼ａｌ（2－,3)＋Ｈ2O(3）經(jīng)過足量氫氧化鈉溶液的溶解,大部分鋁元素均以NaAlO2的形式存在于濾液中，通入過量二氧化碳可以將NaAlO2完全轉(zhuǎn)化為Al（ＯＨ）3（4)2Al2O3(熔融）eｑ\ｏ(=,\s＼up７(電解），＼ｓ\ｄo５(冰晶石））4Al＋3O2↑點評：鋁是歷年高考的重點和難點，注意加強(qiáng)學(xué)習(xí)鋁的化學(xué)性質(zhì)和化學(xué)實驗.例題２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(jìn)行了以下實驗：請?zhí)顚懴铝锌瞻祝海?)步驟①中灼燒海帶時，除需要三腳架外，還需要用到的實驗儀器是________＿_(dá)_＿_(dá)_。（２)步驟③的實驗操作名稱是__________＿_(dá)＿_(dá)_____；步驟⑥的目的是從含碘苯溶液中分離出單質(zhì)碘和回收苯，該步驟的實驗操作名稱是_______＿_(dá)____＿_(dá)_＿＿_(dá)＿_(dá)。（3）步驟④反應(yīng)的離子方程式是______＿_(dá)_＿_(dá)＿_(dá)_＿_(dá)_＿_(dá)__＿_(dá)________＿_(dá)_______＿_(dá)__＿_(dá)_______＿＿.（4）步驟⑤中,某同學(xué)選擇用苯來提取碘的理由是___＿_(dá)____＿_(dá)_________＿＿＿＿_(dá)___。（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：___＿_(dá)__＿_(dá)_＿_(dá)____＿＿＿_(dá)＿_(dá)＿＿_(dá)__＿_(dá)_＿_(dá)__＿_(dá)_＿_(dá)__＿_(dá)______＿_(dá)_＿_(dá)_＿＿_(dá)_____＿_(dá)___＿_(dá)____＿＿_(dá)__________＿_(dá)__＿_(dá)__＿_(dá)_＿＿_(dá)＿＿_(dá)__＿＿_(dá)__＿_(dá)____＿_(dá)_____＿_(dá)_____＿_(dá)＿＿_(dá)___＿_(dá)＿＿_(dá)。思路導(dǎo)航:（1)灼燒需要較高的溫度,故應(yīng)選用的儀器為坩堝、坩堝鉗、泥三角、酒精燈和三腳架。（2）要從海帶灰懸濁液中將Ｉ-提取出來，采用過濾的方法即可。因苯的沸點低，可將含碘苯溶液進(jìn)行蒸餾，將苯除去后從而得到單質(zhì)碘。（3)I－與H2O２在酸性條件下的反應(yīng),可由氧化還原反應(yīng)規(guī)律，再結(jié)合電荷守恒來書寫。（4)選用萃取劑必須滿足的條件是：①溶質(zhì)在萃取劑中的溶解度要比在原溶劑中的溶解度大得多;②萃取劑與原溶劑互不相溶；③萃取劑與溶質(zhì)、原溶劑不發(fā)生反應(yīng)。（５）單質(zhì)碘的檢驗是根據(jù)其與淀粉作用呈藍(lán)色的特征反應(yīng)進(jìn)行的。答案：(1)坩堝、坩堝鉗、泥三角、酒精燈(２）過濾；蒸餾(３）2Ｉ—+H2O2＋２Ｈ＋=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,加入幾滴淀粉溶液,觀察是否出現(xiàn)藍(lán)色（如果變藍(lán)，說明還有單質(zhì)碘）例題3海水是取之不盡、用之不竭的化學(xué)資源,從海水中可提取多種化工原料，下圖是某化工廠對海水資源綜合利用的示意圖。（1）請寫出電解食鹽水的化學(xué)方程式（2）母液中含有K+、Na+、Ｍg２+等陽離子,從圖中可看出對母液進(jìn)行一系列的加工可制得金屬鎂。①石灰乳是生石灰與水作用形成的化合物,從充分利用當(dāng)?shù)睾Ｑ蠡瘜W(xué)資源，提高生產(chǎn)與經(jīng)濟(jì)效益的角度考慮,生產(chǎn)生石灰的主要原料是②電解熔融氯化鎂的化學(xué)方程式是③電解無水氯化鎂所得的鎂蒸氣在特定的環(huán)境里冷卻后可得固態(tài)的金屬鎂,下列物質(zhì)中可以用作鎂蒸氣的冷卻劑的是（填寫代號）A.H2Ｂ。CO2Ｃ.空氣D。Ar（3）在該化工廠中,海水提取氯化鈉后的母液經(jīng)過提取氯化鎂后又形成了新的母液，向新母液中加入氯氣，又可制取重要的化工原料溴單質(zhì).①生成溴單質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)的離子方程式是，其中氧化劑是,工業(yè)生產(chǎn)中將溴單質(zhì)從混合物中分離出來應(yīng)采用（填實驗方法）。②以下是對生產(chǎn)溴單質(zhì)所用的氯氣尋找貨源的設(shè)想，其中合理的是(填寫代號）A.從外地購買 Ｂ.在當(dāng)?shù)匦陆ㄉa(chǎn)廠C.從本廠生產(chǎn)燒堿處循環(huán) Ｄ。從本廠生產(chǎn)鎂單質(zhì)處循環(huán)思路導(dǎo)航：（１）電解食鹽水得到ＮaOＨ、氫氣、氯氣，是氯堿工業(yè)的主要化學(xué)反應(yīng)，要熟記；（2)①要充分利用當(dāng)?shù)睾Ｑ蠡瘜W(xué)資源，提高生產(chǎn)與經(jīng)濟(jì)效益，考慮海邊大量貝殼的主要成分是碳酸鈣，使其高溫分解可制得生石灰;②電解熔融氯化鎂生成鎂單質(zhì)與氯氣;=3\＊GＢ３③注意可用作鎂蒸氣的冷卻劑不能和鎂發(fā)生反應(yīng)，所以選擇AD;(３）①新的母液中含有Ｂｒ—，通入氯氣可以把Br－氧化得到溴單質(zhì)，此時溴溶在水中，可以用有機(jī)溶劑進(jìn)行萃取使溴分離出來；②氯氣的貨源可從氯堿工業(yè)產(chǎn)物和電解氯化鎂產(chǎn)物角度考慮。答案:（1）2ＮaCl＋2H2Ｏ２NａOH+H2↑+Cｌ2↑(2)①貝殼②MｇＣl2Mg＋Ｃl２↑=3\*GＢ3③AD(3)①2Ｂr—+Cl2=Br2+2Cl－，Ｃl2,萃取②ＣD點評:熟悉海水綜合利用的方法,熟悉常見物質(zhì)的性質(zhì)。1。以海水中NaCｌ為原料的相關(guān)化工產(chǎn)品主要流程：有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式：2NaCl（熔融)eq\ｏ(=,\s\up7(電解）)2Na+Ｃl２↑4Ｎa＋TiＣl4（熔融）=4NaCl+Tｉ2NaCl＋2H２Oｅq\o（=,\s\uｐ7(電解）)2NaOH＋H2↑＋Cl2↑2.海水中鎂的提取主要流程:有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式：MgCl2＋Ca(OH)２=Mg（OH）2↓＋ＣaCl２Mg（OＨ）2eq\o（＝,\ｓ\up7(△））MgO＋H２OMg(OＨ）２+２HCl=MｇCl2＋2H2ＯMgCl２（熔融）ｅq＼o（=,＼s\up７（電解））Mg＋Cl2↑3。海水中溴的提取主要流程：EQ\x（海水）eｑ\o（→，\ｓ＼up7(濃縮)，\s＼ｄｏ5(酸化))EQ＼x（濃縮海水Ｂｒ－)eｑ\ｏ（→，\ｓ＼up7（通入),\s＼do5（氯氣）)EＱ\x（海水Ｃｌ—、Br２)eq＼o(→，\s\ｕp7（通入空氣），＼s\do5(水蒸氣（吹出）））EQ\x（吸收塔SO2）eq\ｏ（→,\s\ｕp７（反應(yīng)后)，\s＼ｄo5（富集溴)）EQ＼x（Ｂr－、SO42-）ｅq\ｏ(→，\s\ｕp７(通入Cｌ2））EQ＼x（Ｂr2、Cl-)ｅq＼o(→,\ｓ＼up7（分離）)ＥＱ\x（溴單質(zhì))有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式：Ｃl２＋２NaBr=2ＮaCl＋Bｒ2Ｂr2+SO２＋2H2O=2HBr＋Ｈ２ＳO4２HBｒ＋Ｃl２=2HＣl+Ｂr24。海帶中碘的提取主要流程:有關(guān)反應(yīng)的離子方程式：Cl2+2I—=Ｉ2＋2Cｌ-或H2O2+２I—+2Ｈ＋=Ｉ２＋2H２O第四章第二節(jié)資源綜合利用環(huán)境保護(hù)煤、石油、天然氣是目前人類使用的主要能源（化石燃料）:一、煤的組成及其綜合利用1．煤的組成：煤是由有機(jī)物和少量無機(jī)物組成的混合物，主要含有碳元素，還含有少量的氫、氧、氮、硫等元素.2。煤的綜合利用:煤的綜合利用的主要途徑是煤的干餾、煤的氣化和液化,目的是獲得潔凈的燃料和多種化工原料。二、天然氣的組成及其綜合利用1．天然氣的組成：天然氣的主要成分是甲烷.2.天然氣的綜合利用：天然氣是一種清潔的化石燃料。天然氣更是一種重要的化工原料，主要用于合成氨、生產(chǎn)甲醇等。思考題１我國三峽工程所提供的清潔、廉價、強(qiáng)勁的可再生能源——水電,相當(dāng)于每年燃燒3000萬噸原煤的火力發(fā)電廠產(chǎn)生的電能，因此三峽工程有助于控制（）①溫室效應(yīng)②形成酸雨③空氣中的固體顆粒濃度④白色污染A。只有① B.只有①②C。①②③ Ｄ。①③④答案：C三、石油的組成及其綜合利用1。石油的組成：石油主要是由多種碳?xì)浠衔锝M成的混合物。2。石油的綜合利用:石油通過分餾可以獲得汽油、煤油、柴油等輕質(zhì)油.在催化劑的存在下將大分子的烴進(jìn)行分解得到小分子的烴,從而提高輕質(zhì)油的產(chǎn)量和質(zhì)量。石油裂化的產(chǎn)品再經(jīng)過進(jìn)一步的裂解，可以獲得很多重要的化工原料。思考題2石油的分餾、裂化、裂解都是化學(xué)變化嗎?答案：石油的分餾是物理變化,石油的裂化、裂解是化學(xué)變化。四、環(huán)境保護(hù)與綠色化學(xué)１．環(huán)境問題：主要是指由于人類不合理地開發(fā)和利用自然資源而造成的生態(tài)環(huán)境破壞，以及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人類生活所造成的環(huán)境污染.全球性和區(qū)域性環(huán)境問題包括：氣候變暖、臭氧層破壞、酸雨和赤潮等.2。工業(yè)“三廢”問題：“三廢”是指廢氣、廢水、廢渣。除了自然因素外，大氣污染主要來自化石燃料的燃燒和工業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢氣及其攜帶的顆粒物;工業(yè)生產(chǎn)中廢水的任意排放會導(dǎo)致土壤、水源的污染；廢渣等固體廢棄物的處理兼有減少環(huán)境污染和資源回收利用兩個重要目的.3．綠色化學(xué)：綠色化學(xué)的核心是利用化學(xué)原理從源頭上減少和消除工業(yè)生產(chǎn)對環(huán)境的污染。按照綠色化學(xué)的原則,最理想的“原子經(jīng)濟(jì)”就是反應(yīng)物的原子全部轉(zhuǎn)化為期望的最終產(chǎn)物，即原子利用率為１００％.(答題時間：60分鐘)一、單項選擇題1.從金屬被利用的歷史來看，先是青銅器時代,而后是鐵器時代,鋁的利用是近幾百年的事。下列跟這個先后順序有關(guān)的是（)①地殼中金屬元素的含量?②金屬活動性順序③金屬的導(dǎo)電性④金屬冶煉的難易程度 ?⑤金屬的延展性A。①③?Ｂ。②⑤Ｃ.③⑤?D．②④２。下列化工生產(chǎn)原理錯誤的是()①可以用電解熔融氯化鈉的方法來制取金屬鈉②可以將鈉加入氯化鎂飽和溶液中來制取鎂③在電冶鋁時,原料是氯化鋁④煉鐵高爐中所發(fā)生的反應(yīng)都是放熱的,故無需加熱A.②③ B.①③C．①②③ D．②③④3.我國湘黔渝三省交界地區(qū)是中國電解錳企業(yè)最集中的地區(qū),被稱為中國的“錳三角”。金屬錳的熔點很高，常用鋁熱法制得粗錳。再用電解法制得純的金屬錳。鋁被用于冶煉金屬錳，是因為鋁具有()A.熔點低B.導(dǎo)電性好C．兩性D．還原性及冶煉反應(yīng)中放出大量的熱4.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Al2Ｏ３Ｂ.加熱CaCO３C。電解熔融NaCｌＤ。氯化鈉與鋁粉高溫共熱５。為實現(xiàn)在中國消除碘缺乏病的目標(biāo),衛(wèi)生部規(guī)定食鹽必須加碘，其中的碘以碘酸鉀(KIＯ3)的形式存在.已知溶液中IOeq\o＼ａl（-，３)和I－可發(fā)生反應(yīng)：IＯｅq\o\aｌ(－，３)+5Ｉ—+６H+=3Ｉ2＋3H２O。據(jù)此反應(yīng),可用試紙和一些生活中常用的物質(zhì)進(jìn)行檢驗,以證明食鹽中存在ＩOｅｑ\o＼al（－，3).可供選用的物質(zhì)有:①自來水②藍(lán)色石蕊試紙③碘化鉀淀粉試紙④淀粉⑤食糖⑥食醋（醋酸水溶液）⑦白酒進(jìn)行上述實驗時必須使用的物質(zhì)是（）A.①③?B．③⑥C．②④⑥ D.①②④⑤⑦6。海水淡化可采用膜分離技術(shù)，如圖所示，對淡化膜右側(cè)的海水加壓，水分子可以透過淡化膜進(jìn)入左側(cè)淡水池,而海水中的各種離子不能通過淡化膜。下列對加壓后右側(cè)海水成分變化的分析正確的是(）A。溶質(zhì)質(zhì)量增加 B．溶液質(zhì)量不變C。溶劑質(zhì)量減少?D．溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)不變7.準(zhǔn)確稱取某種鐵的氧化物2。88g,用足量的ＣO進(jìn)行還原，將生成的CＯ2全部用足量的澄清石灰水吸收,得到沉淀4g，則這種鐵的氧化物為（）Ａ．Fe3O４?B．Ｆe２O3Ｃ．FeO D．以上都不是二、雙項選擇題8。世界上60%的鎂是從海水中提取的，其主要步驟如下:①把貝殼制成石灰乳②在海水中加入石灰乳，過濾，洗滌沉淀物③將沉淀物與鹽酸反應(yīng)，結(jié)晶、過濾④在氯化氫熱氣流中干燥晶體⑤電解上述晶體的熔融物.下列說法正確的是()A．鎂元素在元素周期表中位于第三周期、第ⅡＡ族B．向洗滌液中滴加碳酸鈉溶液可檢驗沉淀是否洗滌干凈C。在氯化氫熱氣流中干燥晶體的目的是加快干燥速度Ｄ．步驟⑤也可以采用電解該晶體水溶液的方法9。海水是一個巨大的化學(xué)資源寶庫，下列有關(guān)海水綜合利用的說法正確的是()A。海水中含有鉀元素，只需經(jīng)過物理變化就可以得到鉀單質(zhì)B．海水蒸發(fā)制海鹽的過程中只發(fā)生了物理變化C。從海水中可以得到ＮaＣｌ，電解熔融ＮａCl可制備Cl２Ｄ。利用潮汐發(fā)電是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能10。海洋中有豐富的食品、礦產(chǎn)、能源、藥物和水產(chǎn)資源等(如圖所示）.下列有關(guān)說法正確的是()A．大量的氮、磷廢水排入海洋，易引發(fā)赤潮B．流程②中結(jié)晶出的MgCl2·６H2Ｏ可在空氣中受熱分解制無水ＭgCｌ2C．在流程③⑤中溴元素均被氧化，而在④中溴元素被還原Ｄ．流程①中除去粗鹽中的SOeq\o\aｌ(2-,4)、Ｃａ2+、Mg2＋、Ｆe3＋等雜質(zhì)，加入的藥品順序為Ｎa2CO3溶液→NaＯH溶液→BａCl2溶液→過濾后加鹽酸三、非選擇題11。隨著現(xiàn)代科學(xué)的不斷發(fā)展，生產(chǎn)和生活所需淡水日益增多，甚至超過人類所能支配的淡水量,使地球上淡水資源發(fā)生危機(jī),這就把海水淡化問題提到了科學(xué)家的面前.磺化媒（代表式ＮaR）是一種鈉型離子交換樹脂，它能使海水中的Ca2+、Ｍg２＋交換除去?，F(xiàn)代海水的淡化方法：使海水按順序通過兩種離子交換樹脂，其流程如圖所示。(1）最早用于海水淡化的方法是蒸餾法,其原理是_＿_(dá)＿_(dá)______＿＿_(dá)＿_(dá)____＿＿_(dá)__＿＿_(dá)_＿_(dá)____＿_(dá)______＿＿_(dá)＿_(dá)___＿＿_(dá)＿_(dá)＿_(dá)___＿_(dá)___＿_(dá)＿_(dá)_____＿_(dá)_____＿_(dá)_＿_(dá)______＿_(dá)_＿_(dá)＿_(dá)_＿_(dá)_______＿_(dá)__＿_(dá)_＿_(dá)＿＿_(dá)_＿_(dá)_＿_(dá)＿_(dá)＿＿_(dá)___＿＿_(dá)＿＿_(dá)＿_(dá)。(２）現(xiàn)有氫型陽離子交換樹脂(ＨR)和羥型陰離子交換樹脂(ＲOH),則離子交換柱中應(yīng)分別裝入的離子交換樹脂（填其代表式）為：A柱＿_(dá)_＿_(dá)_＿_(dá)，Ｂ柱_＿＿_(dá)＿＿_(dá)_.(3）說明按上述順序裝柱的理由是___＿_(dá)__＿_(dá)＿_(dá)＿＿＿_(dá)__＿_(dá)________＿_(dá)_＿_(dá)__＿_(dá)＿_(dá)＿_(dá)___＿_(dá)___＿_(dá)__＿_(dá)_＿_(dá)_＿_(dá)＿＿_(dá)___＿＿＿_(dá)__。1２。金屬鈦具有密度小、強(qiáng)度高、耐腐蝕、無毒等優(yōu)點，已廣泛應(yīng)用于航空航天工業(yè)，并逐步進(jìn)入了化工、船舶、汽車、體育器材，醫(yī)療等民用領(lǐng)域，并顯示出了巨大的發(fā)展?jié)摿?。還原法是工業(yè)上冶煉鈦常用的方法之一,該方法是以金紅石(主要含ＴiO2)或TiO2為原料來制取，其主要工藝流程如下:試回答下列問題:（１)已知反應(yīng)①通常在8０0~900℃的條件下進(jìn)行,產(chǎn)物中有一種可燃性無色氣體,其中當(dāng)有1ｍolCｌ2完全反應(yīng)時，參加反應(yīng)的還原劑的物質(zhì)的量為___＿_(dá)__＿ｍｏl。（２）反應(yīng)②通常在800℃的條件下進(jìn)行，分離反應(yīng)②的產(chǎn)物所得到的海綿鈦中常混有少量雜質(zhì),應(yīng)如何除去雜質(zhì)？_＿_(dá)＿_(dá)______＿_(dá)_________＿＿_(dá)__________________＿_(dá)__＿＿_(dá)＿_(dá)___＿_(dá)＿_(dá)＿＿_(dá)＿_(dá)_＿_(dá)＿_(dá)___(簡述操作過程).(3）在上述工藝流程中可以循環(huán)使用的物質(zhì)是________＿_(dá)____＿＿_(dá)＿_(dá)＿＿_(dá)__＿_(dá)＿_(dá)＿_(dá)＿_(dá)__＿_(dá)_＿_(dá)_____________＿＿_(dá)_____＿＿＿_(dá)＿_(dá)____＿_(dá)。13．粉末狀試樣A是由等物質(zhì)的量的MｇＯ和Ｆe2O3組成的混合物。進(jìn)行如下實驗：①取適量A進(jìn)行鋁熱反應(yīng)，產(chǎn)物中有單質(zhì)B生成；②另取20ｇA全部溶于０。１5L6.0mol／L鹽酸中，得溶液C；③將①中得到的單質(zhì)Ｂ和溶液C反應(yīng)，放出１.１2L（標(biāo)準(zhǔn)狀況)氣體,同時生成溶液D，還殘留有固體物質(zhì)B;④用ＫSCＮ溶液檢驗時，溶液D不變色。請?zhí)羁眨?１）①引發(fā)鋁熱反應(yīng)的實驗操作是＿＿＿_(dá)＿_(dá)_＿_(dá)＿＿_(dá)＿＿_(dá)＿，產(chǎn)物中單質(zhì)B是＿＿_(dá)____＿＿_(dá)。(2）②中所發(fā)生的各反應(yīng)的化學(xué)方程式為_____＿＿_(dá)＿_(dá)_＿_(dá)____________＿＿_(dá)_＿_(dá)_＿_(dá)_____＿_(dá)＿_(dá)_＿_(dá)___＿_(dá)______＿_(dá)_____＿＿＿_(dá)＿_(dá)__、_＿_(dá)____＿_(dá)____＿_(dá)_______＿_(dá)___＿_(dá)_＿_(dá)____＿_(dá)＿＿＿_(dá)_＿_(dá)_______＿_(dá)＿_(dá)＿＿＿_(dá)_________＿_(dá)_。（3)③中所發(fā)生的各反應(yīng)的離子方程式為_＿_(dá)＿＿＿_(dá)＿_(dá)＿_(dá)____＿＿_(dá)__＿＿_(dá)_____＿＿_(dá)____、________＿_(dá)＿＿_(dá)___________＿＿_(dá)＿_(dá)＿＿_(dá)＿_(dá)＿_(dá)_＿＿_(dá)＿_(dá)__＿。（4）若溶液D的體積仍視為０。1５Ｌ，則該溶液中c（Mg2＋）為_____＿＿_(dá)_＿＿_(dá)__＿＿，c（Fe2＋)為____________＿_(dá)_____________＿_(dá)_＿＿_(dá)______。１4．假如你是一位企業(yè)家，在眾多開發(fā)海水資源的項目中，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（mg·Ｌ—1）。元素濃度（mg·L－１）元素濃度（mｇ·L—１）鈉1０770氯193５0鎂1290硫885鉀380溴67鈣４0０碘0．06背景材料2:部分化學(xué)試劑的市場價格試劑氫氧化鉀氫氧化鈉氫氧化鈣氧化鈣價格（元/噸）５238。002３00。00１2０0.007０0.０0請完成下列問題:(1)在海水提鎂的過程中要實現(xiàn)對鎂離子的富集、分離，有以下三個方案：方案一：直接往海水中加入沉淀劑；方案二:加熱蒸發(fā)海水后再加入沉淀劑；方案三：在曬鹽后的鹵水中加入沉淀劑。你認(rèn)為方案___＿_(dá)_______＿＿最合理.不選方案________＿_(dá)_____的理由是__＿＿_(dá)__＿＿_(dá)____＿_(dá)____＿_(dá)__＿_(dá)___＿_(dá)＿_(dá)__＿_(dá)___________＿_(dá)＿＿_(dá)＿_(dá)＿_(dá)__＿＿＿＿_(dá)__＿＿_(dá)＿_(dá)＿_(dá)___＿_(dá)__＿_(dá)_＿＿_(dá)___＿_(dá)____＿＿＿＿_(dá)__＿＿＿＿＿＿＿_(dá)___＿_(dá)____________＿_(dá)_＿_(dá)＿_(dá)＿_(dá)＿_(dá)＿_(dá)__＿_(dá)。不選方案______＿_(dá)的理由是__＿_(dá)_＿_(dá)_＿_(dá)____＿_(dá)_＿＿_(dá)____＿_(dá)_＿＿_(dá)＿_(dá)_____＿_(dá)_＿_(dá)______＿＿_(dá)＿＿_(dá)＿＿＿_(dá)_＿＿＿_(dá)__＿_(dá)＿＿_(dá)＿_(dá)＿_(dá)＿_(dá)____＿_(dá)＿_(dá)_______＿_(dá)__＿_(dá)____＿_(dá)_＿_(dá)＿_(dá)＿_(dá)____＿＿_(dá)____＿_(dá)__＿_(dá)_＿_(dá)_＿_(dá)_____＿_(dá)____。（2)應(yīng)該選擇_____＿_(dá)＿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值比為＿_(dá)______。(３)為了節(jié)省成本，你考慮以海邊的貝殼為原料,試簡述其理由＿＿_(dá)_＿＿＿_(dá)_＿_(dá)__＿_(dá)_＿_(dá)＿＿_(dá)_________________＿＿_(dá)_____＿_(dá)_________＿_(dá)__＿_(dá)___＿_(dá)＿_(dá)____＿_(dá)_______________________________＿_(dá)_____＿＿_(dá)__＿_(dá)__＿_(dá)______＿_(dá)________＿＿_(dá)。?一、單項選擇題１．D解析：金屬活動性順序表中,金屬的位置越靠后，越容易被還原，用一般的還原方法就能使金屬離子還原，人們開發(fā)、利用的時間就較早；金屬的位置越靠前，越難被還原，最活潑的金屬只能用最強(qiáng)的還原手段(電解)來使金屬離子還原,人們開發(fā)利用的時間就較晚。2．D解析:金屬鈉性質(zhì)活潑，當(dāng)加入鹽溶液中時先與水反應(yīng)生成氫氣和氫氧化鈉，生成物再與鹽發(fā)生復(fù)分解反應(yīng),②錯誤；因為AlCl３是共價化合物，熔融時不導(dǎo)電，不能用作電冶鋁的原料，應(yīng)采用Al2Ｏ3，③錯誤；煉鐵高爐中所發(fā)生的反應(yīng)既有放熱反應(yīng)，也有吸熱反應(yīng)，如Fe2Ｏ３＋3ＣＯｅｑ\o（＝,\ｓ\up7（高溫））2Fｅ+3CO2等為吸熱反應(yīng)，④錯誤.３。Ｄ解析：鋁能用于冶煉難熔金屬（如Ｍｎ、W等），是因為鋁是一種活潑金屬，還原性強(qiáng),可將較不活潑金屬從其化合物中還原出來，同時反應(yīng)中放出大量的熱，使被還原出的金屬熔融析出.4。C解析:加熱Ａl2O3只能使其熔化不能將其還原，加熱CａＣO3可使其分解為CaO和CＯ2，也不能得金屬Ca,A、B項錯誤;鋁熱反應(yīng)中，鋁只能還原金屬活動性比鋁弱的金屬，D項錯誤。5。B解析:由題中提供的離子反應(yīng)，選擇的物質(zhì)應(yīng)能提供H＋,還有Ｉ-及淀粉。6．C解析:右側(cè)海水中水分子能通過淡化膜進(jìn)入左側(cè)淡水池,而各種離子不能通過淡化膜，故溶質(zhì)質(zhì)量不變，溶劑質(zhì)量減少，溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)增大.7。C解析：據(jù)元素守恒原理可得以下關(guān)系式:CO～CO2～ＣaCO31mol１mｏｌ1０0ｇ0。0４mol0．０4moｌ4g此時,氣體增加的質(zhì)量為0.04mｏｌ×１6g·ｍｏl－１=0.64g(即0.04mol氧原子的質(zhì)量，也就是氧化物中氧元素的質(zhì)量)，據(jù)質(zhì)量守恒原理知,固體質(zhì)量必定減少０．64g,那么剩余固體的質(zhì)量(即鐵粉的質(zhì)量）為2。8８g－0．64ｇ＝2．2４g，也就是說，原氧化物中含鐵元素的物質(zhì)的量為2。2４g/５6g·mol－1=0。0４mol。因此，原氧化物中鐵元素和氧元素的物質(zhì)的量之比即Ｆe、Ｏ原子個數(shù)之比為0.0４∶0.04=1∶1。二、雙項選擇題8.AB解析:在ＨCl熱氣流中干燥晶體的目的是防止生成MgＯ,Ｃ項錯誤；不能用電解MgCｌ２水溶液的方法制取金屬鎂,D項錯誤。9.BC解析：海水中鉀元素以離子形式存在,生成鉀單質(zhì)必然發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，A錯;潮汐發(fā)電是將動能轉(zhuǎn)化為電能,Ｄ錯.10.AC解析：本題考查海水的綜合開發(fā)與利用。海水中含有大量的氮、磷等元素能引起赤潮，Ａ項正確;工段②中結(jié)晶出的MgCl2·6H2Ｏ需要在HCl氣氛中制無水MgCl2,否則由于水解而最終得到氧化鎂,B選項錯誤；反應(yīng)④為Ｂr２＋SO2+2H2O=H2SO４＋2HBr，溴元素被還原，C選項正確；粗鹽提純的順序中要注意兩點，一是Na2CO3溶液在BaCl２溶液后加入