2023-2024學(xué)年人教版必修第二冊 第八章 第一節(jié) 第1課時 金屬礦物的開發(fā)利用 海水資源的開發(fā)利用 課件（76張）

第1課時金屬礦物的開發(fā)利用海水資源的開發(fā)利用課程標準1．了解金屬在自然界中的存在形式，掌握金屬冶煉的一般方法和原理。2．以海水資源為例，形成工業(yè)上提取物質(zhì)的一般思路和方法。3．以海水資源、金屬礦物的開發(fā)利用為例，了解依據(jù)物質(zhì)性質(zhì)及其變化綜合利用資源的方法，體會化學(xué)對促進人與自然和諧相處的意義。01030402目錄必備知識探究突破關(guān)鍵能力培養(yǎng)提升學(xué)科素養(yǎng)當堂落實課時跟蹤檢測必備知識探究突破鎖定要點互動探究化學(xué)科學(xué)的發(fā)展是推動人類文明進步的重要推動力。金屬冶金技術(shù)的進步，是人類文明進步的一個體現(xiàn)。分點突破(一)金屬礦物的開發(fā)利用1．圖1中工業(yè)煉鐵的反應(yīng)原理是什么？2．圖2中工業(yè)上冶煉鋁的反應(yīng)是什么？還有哪些金屬冶煉方法同鋁的類似？3．在金屬的冶煉中，一些活潑的金屬也可作還原劑，將相對不活潑的金屬從其化合物中置換出來。例如鋁熱反應(yīng)即是一個典型。(反應(yīng)如圖所示)(1)寫出鋁熱反應(yīng)的原理。(用化學(xué)方程式表示)(2)該實驗中，Mg條和氯酸鉀的作用分別是什么？提示：Mg條燃燒，提供能量，作為引發(fā)劑，KClO3是助燃劑。

(3)利用鋁熱反應(yīng)，鋁也可以將Cr置換出來(反應(yīng)物是Cr2O3)。寫出該反應(yīng)

的化學(xué)方程式。1．自然界中金屬元素的存在形態(tài)2．金屬的冶煉(1)概念：將金屬礦物中的金屬從其化合物中還原出來，用于生產(chǎn)各種金屬材料的過程。(2)實質(zhì)：將金屬元素從化合態(tài)還原為游離態(tài)。(3)反應(yīng)的一般表達式：Mn＋＋ne－===M。3．金屬冶煉的方法4．合理開發(fā)和利用金屬資源的主要措施|名師點撥|

(1)利用鋁熱反應(yīng)不能冶煉還原性比Al強的金屬，如Mg、Na等。(2)金屬冶煉的其他方法①物理法：適用于極少數(shù)不活潑、以游離態(tài)存在于地殼中的金屬，如Au常用水洗法獲得。②濕法冶金：利用溶液中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)，對原料中的金屬進行提取和分離的方法，如濕法煉銅：Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu。(3)金屬活動性順序與金屬冶煉方法的關(guān)系解析：Na、Mg通常用電解法制取，F(xiàn)e通常用熱還原法制取，Hg通常用熱分解法制??；Mg的活動性比H強，H2不能置換出Mg，B錯誤。B2．冶煉金屬一般有下列四種方法：①焦炭法、②水煤氣(或氫氣、一氧化碳)法、③活潑金屬置換法、④電解法。四種方法在工業(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)從光鹵石中煉鎂。對它們的冶煉方法的分析不正確的是

(

)A．(Ⅰ)用①

B．(Ⅱ)用②

C．(Ⅲ)用③

D．(Ⅳ)用④B1．海水中的水資源(1)儲量：海水中水的儲量約占地球上總水量的

。(2)海水中水資源的利用分點突破(二)海水資源的開發(fā)利用97%淡化循環(huán)冷卻蒸餾離子交換反滲透電滲析Cl、Na、K、Mg很大很低(2)海水化學(xué)資源的開發(fā)利用①海水制鹽把海水引到鹽灘上，利用日光和風(fēng)力使水分蒸發(fā)，得到食鹽。食鹽除供食用外，還作為化工原料用于生產(chǎn)

、

、鈉、氯氣、

等。②制取其他化工產(chǎn)品從海水中制取

及其他化工產(chǎn)品。燒堿純堿鹽酸鎂、鉀、溴③海水淡化與化工生產(chǎn)、能源開發(fā)等相結(jié)合已經(jīng)成為海水綜合利用的重要方向。如圖為海水綜合利用的示意圖。1．工業(yè)上常用的一種海水提溴技術(shù)叫做“吹出法”，其過程主要包括氧化(用氯氣氧化海水中的溴離子)、吹出(用空氣將生成的溴吹出)、吸收(用二氧化硫作還原劑使溴轉(zhuǎn)化為氫溴酸，以使其與空氣分離)、蒸餾(再用氯氣將氫溴酸氧化為溴后蒸餾分離)等環(huán)節(jié)。(1)上述流程吸收塔中通入二氧化硫和水的目的是什么？寫出吸收塔中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式。提示：通入二氧化硫和水的目的是將吹出塔中吹出的溴蒸氣吸收。反應(yīng)的化學(xué)方程式為Br2＋SO2＋2H2O===H2SO4＋2HBr。(2)蒸餾塔中通入氯氣的目的是什么？寫出反應(yīng)的離子方程式。提示：通入Cl2的目的是將HBr氧化成Br2。反應(yīng)的離子方程式為Cl2＋2Br－===Br2＋2Cl－。2．如圖是海水提鎂的工藝流程：你能用化學(xué)方程式表示出該過程的主要反應(yīng)原理嗎？1．三種海水淡化方法的原理2．海水中制取溴——吹出法(1)主要流程(2)主要過程1．下列哪種方法不能實現(xiàn)海水的淡化

(

)A．蒸餾法 B．反滲透電滲析法C．離子交換法 D．電解法解析：蒸餾法、反滲透電滲析法和離子交換法都能除去海水中的鹽分，使海水淡化，電解法不能除去海水中的鹽分，會轉(zhuǎn)化為其他物質(zhì)，不能使海水淡化。D2．海水中溴元素以Br－形式存在，工業(yè)上用“吹出法”從海水中提取溴的工藝流程如圖所示：(1)步驟①反應(yīng)的離子方程式是_________________________。解析：2Br－＋Cl2===Br2＋2Cl－。(2)步驟③反應(yīng)的化學(xué)方程式是__________________________________。解析：SO2＋Br2＋2H2O===2HBr＋H2SO4。(3)從理論上考慮，下列物質(zhì)也能充分吸收Br2的是________(填字母)。A．NaOH溶液 B．FeCl2溶液C．Na2SO3溶液 D．H2O解析：溴單質(zhì)具有強氧化性，F(xiàn)eCl2、Na2SO3具有強還原性，可吸收Br2；NaOH溶液具有強堿性，可以吸收Br2，故A、B、C正確；H2O和溴單質(zhì)反應(yīng)微弱，不能充分吸收溴單質(zhì)，故D錯誤。2Br－＋Cl2===Br2＋2Cl－SO2＋Br2＋2H2O===H2SO4＋2HBrABC(4)步驟⑤蒸餾過程中，溫度應(yīng)控制在80～90℃。溫度過高或過低都不利于生產(chǎn)，若溫度過高，大量水蒸氣隨溴排出，溴蒸氣中水分增加；若溫度過低，則________________________。解析：在溴水中，溴的沸點是58.5℃，水的沸點是100℃，溫度過高，大量水蒸氣隨之排出，溴蒸氣中水分增加；溫度過低，溴不能完全蒸出，產(chǎn)率低。溴不能完全蒸出，產(chǎn)率低關(guān)鍵能力培養(yǎng)提升聚焦應(yīng)用遷移轉(zhuǎn)化海水是一種豐富的資源，工業(yè)生產(chǎn)可以從海水中提取許多有用的物質(zhì)，這些物質(zhì)廣泛應(yīng)用于生活、生產(chǎn)、科技等方面。如圖是從含碘的CCl4溶液中提取碘的實驗過程。簡單化工流程題的解題模板(探究與創(chuàng)新)請回答下列問題：(1)向含碘的CCl4溶液中加入稍過量的Na2SO3溶液，則反應(yīng)的離子方程式為_________________________________________________________________________________；該操作將I2還原為I－的目的是____________________________________________________________________。(2)操作X的名稱為________，所用的主要儀器是________。提示：分離互不相溶的液體可采用分液法，四氯化碳和水溶液互不相溶，所以操作X為分液；使用的主要儀器是分液漏斗。(3)氧化時，在三頸燒瓶中將含I－的水溶液用鹽酸調(diào)至pH約為2，緩慢通入Cl2，在40℃左右反應(yīng)(實驗裝置如圖所示)。實驗控制在較低溫度下進行的原因是_______________________________________________________；錐形瓶里盛放的溶液為________。提示：碘不穩(wěn)定，易升華，且溫度高時氣體難溶解，所以實驗控制在較低溫度下進行的原因是防止碘升華、增大氯氣溶解度；碘能和強堿溶液反應(yīng)，所以錐形瓶中的溶液是NaOH溶液。(5)濃海水提取鎂的工藝流程如圖所示：該工藝流程中，脫硫階段主要反應(yīng)的離子方程式為__________________________________________________________________________________________________________________________，產(chǎn)品2的化學(xué)式為________，1L濃海水最多可得到產(chǎn)品2的質(zhì)量為________g。1．工藝流程題的基本結(jié)構(gòu)及知識體系2．化學(xué)工藝流程類題的解題模板(1)抓首尾，看中間：從原料到產(chǎn)品為一條龍的生產(chǎn)工序試題，其關(guān)鍵點是認真分析對比原材料與產(chǎn)品的組成，從中得出將原料轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品和除去原材料中所含雜質(zhì)的基本原理和所用工藝。(2)用交叉，看分流：有些化工生產(chǎn)選用多組原料，解題關(guān)鍵在于找準中間產(chǎn)品和相互交叉的流水生產(chǎn)線，在分析過程中，抓住中間產(chǎn)品的關(guān)聯(lián)作用，逐一破解。(3)明目的，讀流程：化工工藝流程綜合題目一般是關(guān)于物質(zhì)制備，首先明確題目目的是制取什么物質(zhì)，從題干或問題中獲取有用信息，了解產(chǎn)品的性質(zhì)，并結(jié)合基本概念和反應(yīng)原理分析流程圖試題中的元素及化合物知識，從質(zhì)量守恒原理的角度分析未知物質(zhì)，尋找解題的突破口。“→”前是投料(反應(yīng)物)，“→”后是生成物。(4)看控制，找分離：物質(zhì)制備工藝都涉及物質(zhì)的分離提純，注意制備過程中所需的原料和條件的控制以及物質(zhì)分離方法的選擇(如過濾、萃取分液、蒸餾等)，盡可能寫出主要的化學(xué)反應(yīng)方程式或制備原理。若出現(xiàn)工藝評價內(nèi)容，從成本、環(huán)保、現(xiàn)實等多角度考慮分析即可。硫酸鎂晶體(MgSO4·7H2O)是一種重要的化工原料。以菱鎂礦(主要成分是MgCO3，含少量FeCO3和不溶性雜質(zhì))為原料制取硫酸鎂晶體的過程如下：MgCO3溶于稀硫酸的離子方程式是________________________________________。解析：根據(jù)強酸制弱酸原理，MgCO3溶于稀硫酸生成硫酸鎂、水和二氧化碳，離子方程式是MgCO3＋2H＋===Mg2＋＋CO2↑＋H2O。(2)“氧化”步驟中，加入H2O2溶液的目的是________________________________________(用離子方程式表示)。解析：加入H2O2溶液的目的是將Fe2＋氧化為Fe3＋，反應(yīng)的離子方程式為H2O2＋2Fe2＋＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O。MgCO3＋2H＋===Mg2＋＋CO2↑＋H2OH2O2＋2Fe2＋＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O解析：用氨水調(diào)節(jié)溶液pH，使Fe3＋沉淀除去，不能影響Mg2＋，由題給數(shù)據(jù)可知，pH＝3.2時Fe3＋沉淀完全，pH＝9.1時Mg2＋開始沉淀，則用氨水調(diào)節(jié)溶液pH的范圍是3.2～9.1。3.2～9.1(4)“過濾”所得濾液中主要存在的陽離子是____________。學(xué)科素養(yǎng)當堂落實及時鞏固培養(yǎng)能力1．金屬使用的發(fā)展歷程如下：由此得出的下列結(jié)論中正確的是

(

)A．金屬越活潑被發(fā)現(xiàn)越早B．金屬發(fā)現(xiàn)的早晚與其在地殼中的含量有關(guān)C．金屬的化合價越高，被發(fā)現(xiàn)的越晚D．金屬越活潑，其金屬單質(zhì)越難冶煉解析：金屬越活潑，其金屬單質(zhì)越難冶煉，被發(fā)現(xiàn)越晚。D2．冶煉是一種提煉技術(shù)，是指用焙燒、熔煉、電解以及使用化學(xué)藥劑等方法把礦石中的金屬提取出來；減少金屬中所含的雜質(zhì)或增加金屬中某種成分，煉成所需要的金屬。下列說法錯誤的是

(

)A．加熱HgO制取HgB．電解熔融氧化鋁制取鋁C．電解飽和食鹽水來制取金屬鈉D．不能利用鋁熱反應(yīng)制取鎂解析：Hg是不活潑金屬，加熱HgO制取Hg，A正確；氯化鋁是共價化合物，要用電解熔融氧化鋁的方法制取鋁，B正確；電解熔融氯化鈉來制取金屬鈉，C錯誤；Mg活潑性大于Al，所以不能利用鋁熱反應(yīng)制取鎂，D正確。C3．下列說法錯誤的是

(

)A．對廢舊金屬的最好處理方法是回收、再利用B．提煉金屬要經(jīng)過礦石的富集、冶煉、精煉三步C．活潑金屬的冶煉都是通過電解其鹽溶液D．熱還原法中還原劑有焦炭、一氧化碳、氫氣和活潑金屬等解析：活潑金屬的冶煉是電解其熔融鹽(如MgCl2、NaCl等)或熔融氧化物(如Al2O3等)制得的，電解其鹽溶液得不到金屬單質(zhì)。C4．已知海水提取鎂的主要步驟如下：a.____________________________________________________________；b．____________________________________________________________；c．____________________________________________________________；d．____________________________________________________________。海水中鎂離子濃度較小，沉淀劑用量大，不經(jīng)濟不正確能源消耗大，不經(jīng)濟向海水曬鹽后得到的苦鹵中加入沉淀劑(2)框圖中加入的試劑①應(yīng)該是________(填化學(xué)式)；加入的試劑②是________(填化學(xué)式)；工業(yè)上由無水MgCl2制取鎂的化學(xué)方程式為_____________________________。Ca(OH)2HCl課時跟蹤檢測1．《五金·鐵》中記載：“若造熟鐵，則生鐵流出時，相連數(shù)尺內(nèi)，低下數(shù)對，筑一方塘，短墻抵之。其鐵流入塘內(nèi)，數(shù)人執(zhí)柳木排立墻上……眾人柳棍疾攪，即時炒成熟鐵。”以下說法不正確的是

(

)A．金屬冶煉方法由金屬活動性決定B．熟鐵比生鐵質(zhì)地更硬，延展性稍差C．炒鐵是為了降低鐵水中的碳含量D．該法與近代往生鐵水中吹空氣煉鋼異曲同工B解析：活潑性不同的金屬，其冶煉方法不同，即金屬冶煉方法由金屬活動性決定，故A正確；熟鐵比生鐵質(zhì)地更硬，且延展性更好，故B錯誤；炒鐵過程中降低了鐵水中的碳含量，從而將生鐵轉(zhuǎn)化成熟鐵，故C正確；該冶煉方法和近代往生鐵水中吹空氣煉鋼，都是利用空氣中的氧氣將生鐵中C元素氧化，其原理基本相同，故D正確。2．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NaCl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，1molFe3O4被CO還原成Fe，轉(zhuǎn)移9mole－D．鋁熱法還原鐵的反應(yīng)中，放出的熱量能使鐵熔化解析：電解熔融NaCl制取金屬鈉，同時生成氯氣，鈉離子被還原，氯離子被氧化，A正確；金屬冶煉，金屬元素被還原，發(fā)生還原反應(yīng)，B正確；Fe3O4中3個Fe共顯＋8價，故1molFe3O4被CO還原成Fe，轉(zhuǎn)移8mole－，C錯誤；鋁熱法還原鐵的反應(yīng)中，放出的熱量能使鐵熔化，D正確。C解析：由題中化學(xué)方程式可知，反應(yīng)中鐵元素的化合價由＋3價降為0價，則冶煉1molFe應(yīng)轉(zhuǎn)移3mol電子。C4．(雙選)在開發(fā)利用金屬礦物和海水資源的過程中，下列說法正確的是

(

)A．從海水中可以得到NaCl，電解熔融NaCl可制備金屬NaB．從海水中只能提取溴、碘等非金屬C．海水蒸發(fā)制粗鹽的過程中只發(fā)生了物理變化D．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)解析：海水蒸發(fā)可以得到NaCl，電解熔融NaCl可制備金屬Na，A正確；從海水中還能提取鎂等金屬，B錯誤；海水蒸發(fā)制粗鹽的過程中只發(fā)生了物理變化，C正確；要得到單質(zhì)鉀，KCl→K必須經(jīng)過化學(xué)變化，D錯誤。ACC解析：活潑金屬K、Ca、Na、Mg、Al等用電解法冶煉，較活潑金屬Zn、Fe、Sn、Pb、Cu等用熱還原法冶煉，不活潑金屬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。6．從淡化海水中提取溴的流程如下：下列有關(guān)說法不正確的是

(

)A．X試劑可用Na2SO3飽和溶液B．步驟Ⅲ的離子反應(yīng)：2Br－＋Cl2===2Cl－＋Br2C．工業(yè)上每獲得1molBr2，需要消耗44.8LCl2D．步驟Ⅳ包含萃取、分液和蒸餾C解析：Na2SO3＋Br2＋H2O===Na2SO4＋2HBr，A正確；步驟Ⅲ利用Cl2的氧化性大于Br2，可以利用置換反應(yīng)制取Br2，B正確；反應(yīng)Ⅰ和反應(yīng)Ⅲ均使用到Cl2，故制取1molBr2消耗2mol氯氣，但未標明氯氣所處的溫度和壓強，無法計算消耗氯氣的體積，C錯誤；從濃溴水中提取溴，可利用有機溶劑(如苯)萃取溴，然后分液得到溴的有機溶液，再經(jīng)蒸餾可得到純凈的溴，D正確。B8．海水綜合利用的工藝流程如圖所示(粗鹽中的可溶性雜質(zhì)有MgCl2、CaCl2、Na2SO4)。下列說法錯誤的是

(

)A．過程①加入的藥品順序為Na2CO3溶液→BaCl2溶液→NaOH溶液→過濾后加鹽酸B．從過程③到過程⑤的目的是濃縮富集溴C．火力發(fā)電廠燃煤排放的含SO2的煙氣經(jīng)處理后可用在過程④反應(yīng)中D．在過程③或⑤反應(yīng)中每氧化0.2molBr－需消耗標準狀況下2.24LCl2A解析：過程①的提純中需除去鎂離子、鈣離子、硫酸根離子，碳酸鈉一定在氯化鋇之后，可除去過量的鋇離子，故A錯誤；溴離子被氧化為溴單質(zhì)后，被二氧化硫吸收生成溴離子，加入氧化劑氧化溴離子為溴單質(zhì)，富集溴元素，從過程③到過程⑤的目的是濃縮富集溴，故B正確；火力發(fā)電廠燃煤排放的含SO2的煙氣經(jīng)處理后可以吸收氧化得到的溴單質(zhì)，發(fā)生氧化還原反應(yīng)得到HBr，通入氧化劑得到單質(zhì)溴，起到富集溴元素作用，故C正確；過程③或⑤發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為2Br－＋Cl2===Br2＋2Cl－，每氧化0.2molBr－需消耗0.1molCl2，0.1molCl2在標準狀況下的體積為2.24L，故D正確。9．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入左側(cè)淡水池，而海水中其他各種離子不能通過淡化膜，從而得到淡水。對加壓后右側(cè)海水成分變化分析正確的是

(

)BA．溶質(zhì)質(zhì)量增大

B．溶劑質(zhì)量減小C．溶液質(zhì)量不變

D．溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)減小解析：根據(jù)題目信息“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，而海水中其他各種離子不能通過淡化膜”可知，加壓后右側(cè)溶劑質(zhì)量減小，溶質(zhì)質(zhì)量不變，溶液質(zhì)量減小，溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)增大。10．礦石中金的含量很低，金的性質(zhì)又相當穩(wěn)定，只能用濕法冶金——氰化法提煉，即采用稀的NaCN溶液處理已粉碎的礦石，把少量的金浸入溶液中，然后用金屬鋅作還原劑將金從溶液中置換析出。其反應(yīng)原理為①4Au＋8NaCN＋O2＋2H2O===4Na[Au(CN)2]＋4NaOH；②2Na[Au(CN)2]＋Zn===2Au＋Na2[Zn(CN)4]。以下有關(guān)氰化法提煉金的說法中正確的是

(

)A．Na[Au(CN)2]不溶于水B．化合物Na[Au(CN)2]中金元素的化合價為＋1C．金元素在地殼中能以化合態(tài)的形式存在D．在提煉過程中含金元素的物質(zhì)始終作氧化劑B解析：鈉鹽都是易溶于水的，A錯誤；鈉的化合價為＋1，氰根離子為－1，根據(jù)化合價代數(shù)和為零，可知金的化合價為＋1，B正確；金在自然界中是以游離態(tài)的形式存在的，C錯誤；在反應(yīng)①中，金化合價升高，作還原劑，D錯誤。11．某研究性學(xué)習(xí)小組對鋁熱反應(yīng)實驗展開研究，對“鋁熱反應(yīng)”的現(xiàn)象有這樣的描述：“反應(yīng)放出大量的熱，并發(fā)出耀眼的光芒”“紙漏斗的下部被燒穿，有熔融物落入沙中”。已知Al、Al2O3、Fe、Fe2O3的熔、沸點數(shù)據(jù)如表：(1)某同學(xué)推測，鋁熱反應(yīng)所得到的熔融物可能是鐵鋁合金。理由是_________________________________________________________________________________________________。(2)設(shè)計一個簡單的實驗方案，證明上述所得的塊狀熔融物中含有金屬鋁。該實驗用的試劑是____________，反應(yīng)