配套新教材-高中化學(xué)-RJ-必修第二冊-第八章 第一節(jié) 第1課時(shí) 金屬礦物的開發(fā)利用 海水資源的開發(fā)利用

第一節(jié)自然資源的開發(fā)利用高中化學(xué)必修第二冊第八章第1課時(shí)金屬礦物的開發(fā)利用海水資源的開發(fā)利用1.知道金屬在自然界中的存在形態(tài)，金屬冶煉的一般方法和原理，會(huì)寫相關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式。2.掌握鋁熱反應(yīng)的原理和實(shí)驗(yàn)步驟。3.了解金屬回收的意義，樹立環(huán)保意識(shí)。4.知道海水淡化的意義和方法。5.熟知從海水中提取溴、碘、金屬鎂的原理，會(huì)寫相關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式。學(xué)習(xí)目標(biāo)一金屬的活潑性與冶煉方法1.金屬的冶煉原理金屬冶煉的實(shí)質(zhì)是使金屬化合物中的金屬離子得到電子被還原為金屬單質(zhì)的過程：Mn++ne-=M。2.金屬活潑性與對(duì)應(yīng)離子得電子能力的關(guān)系金屬越活潑，其對(duì)應(yīng)離子越難得電子，越難被還原為單質(zhì)。3.金屬活動(dòng)性順序與金屬冶煉的關(guān)系活動(dòng)性順序K、Ca、Na、Mg、AlZn、Fe、Sn、Pb（H）、CuHg、AgPt、Au單質(zhì)還原性（原子失電子能力）強(qiáng)→弱陽離子氧化性（離子得電子能力）弱→強(qiáng)金屬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直流電提供電子H2、CO、C、Al等，加熱或高溫加熱（△）物理方法或化學(xué)方法4.金屬冶煉的熱還原法（1）熱還原法的分類

（2）熱還原法的優(yōu)缺點(diǎn)①用H2作還原劑時(shí)，生成物H2O在高溫下以H2O（g）蒸發(fā)出去，使制得的金屬純度較高，但成本也較高。②用CO作還原劑冶煉金屬時(shí)，CO一般在冶煉爐中通過下列反應(yīng)生成：C+O2CO2，CO2+C2CO，所以用CO還原法冶煉得到的金屬中混有雜質(zhì)C，純度不高。③用C作還原劑冶煉得到的金屬往往混有焦炭和碳化物，得不到純度較高的金屬。④用鋁熱反應(yīng)冶煉金屬，雖然克服了被冶煉金屬及其氧化物熔點(diǎn)高、難冶煉的問題，但是成本較高。例1下列金屬的工業(yè)制法正確的是 （）A.制鈦：用金屬鈉置換出氯化鈦（TiCl4）溶液中的鈦B.煉鐵：用焦炭和空氣反應(yīng)生成的一氧化碳在高溫下還原鐵礦石中的鐵C.制鈉：用海水作原料制得精鹽，再電解純凈氯化鈉溶液得到金屬鈉D.煉銅：用黃銅礦經(jīng)電解精煉得到銅解析：A錯(cuò)，在溶液中，鈉與水反應(yīng)，應(yīng)用金屬鈉置換熔融氯化鈦，得到鈦。B對(duì)，CO具有較強(qiáng)的還原性，工業(yè)上用CO還原鐵礦石得到鐵。C錯(cuò)，電解熔融NaCl可得到金屬鈉，電解氯化鈉溶液得不到金屬鈉。D錯(cuò)，利用黃銅礦與焦炭高溫還原法冶煉銅，電解精煉粗銅得到純銅。答案：B【點(diǎn)撥】選擇金屬冶煉方法的基本思路1.選擇何種方法冶煉金屬，應(yīng)依據(jù)金屬在自然界中的存在形態(tài)和金屬的活動(dòng)性。2.金屬冶煉時(shí)，金屬元素由化合態(tài)變?yōu)橛坞x態(tài)，金屬活動(dòng)性不同，其陽離子得電子能力不同，得電子能力強(qiáng)的，易被還原，可選用加熱法分解或熱還原法，得電子能力弱的較難被還原，可用電解法。3.在金屬活動(dòng)性順序中，金屬的位置越靠后，其陽離子越容易被還原，用一般的還原方法就能將金屬陽離子還原；金屬的位置越靠前，其陽離子越難被還原；最活潑的金屬的陽離子只能用最強(qiáng)的還原方法來還原。二鋁熱反應(yīng)1.鋁熱反應(yīng)

概念鋁和金屬氧化物在高溫下發(fā)生劇烈反應(yīng)并放出大量熱的化學(xué)反應(yīng)原理Al作還原劑，另一種氧化物作氧化劑，用鋁將氧化物中的金屬置換出來鋁熱劑鋁粉和某些金屬氧化物（Fe2O3、Cr2O3、V2O5等）組成的混合物引發(fā)操作在鋁熱劑上放KClO3，插入鎂條，并將鎂條點(diǎn)燃反應(yīng)特點(diǎn)在高溫下進(jìn)行，反應(yīng)迅速并放出大量的熱，新生成的金屬單質(zhì)呈熔融態(tài)且易與Al2O3分離應(yīng)用冶煉難熔的相對(duì)較不活潑的金屬，如V、Cr、Mn等；焊接鋼軌等二鋁熱反應(yīng)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)裝置

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象鎂條劇烈燃燒，放出一定的熱量，使氧化鐵粉末和鋁粉在較高溫度下發(fā)生劇烈的反應(yīng)。反應(yīng)放出大量的熱，并發(fā)出耀眼的白光。紙漏斗的下部被燒穿，有熔融物落入沙中實(shí)驗(yàn)結(jié)論在高溫下，鋁與Fe2O3發(fā)生反應(yīng)，放出大量的熱注意事項(xiàng)（1）鎂條要打磨凈表面的氧化膜，否則難以點(diǎn)燃；（2）氧化鐵粉末要干燥，鋁粉不能被氧化，否則難以反應(yīng)；（3）要保證紙漏斗重疊時(shí)四周均為四層，且內(nèi)層紙漏斗一定要用水潤濕，以防高溫物質(zhì)從四周濺出；（4）蒸發(fā)皿中的細(xì)沙要適量，既要防止蒸發(fā)皿炸裂，又要防止熔融的液體濺出傷人；（5）實(shí)驗(yàn)裝置要與人有一定距離，防止人被燒傷例2如圖為鋁熱反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)裝置，請(qǐng)回答下列問題：（1）該實(shí)驗(yàn)裝置中還缺

。引發(fā)鋁熱反應(yīng)的操作為

。（2）若將氧化鐵換成氧化鎂，該反應(yīng)

（填“能”或“不能”）發(fā)生，理由是

。（3）鋁熱反應(yīng)的用途有

。解析：（1）利用鎂條燃燒放熱從而引發(fā)鋁熱反應(yīng)，同時(shí)促使KClO3分解產(chǎn)生O2，使鎂條快速燃燒。（2）Mg比Al活潑，Al不能從MgO中置換出Mg。答案：（1）鎂條和氯酸鉀在混合物中間插一根鎂條，將氯酸鉀放在混合物上鎂條的周圍，點(diǎn)燃鎂條（2）不能鎂比鋁活潑，鋁不能置換鎂（3）用于焊接鋼軌；冶煉某些熔點(diǎn)高的金屬三海水提溴海水提溴的主要方法是空氣吹出法。1.主要流程（2）主要反應(yīng)Cl2+2Br-=Br2+2Cl-（氧化）Br2+SO2+2H2O=2HBr+H2SO4（富集）Cl2+2Br-=Br2+2Cl-（提取）例1

下面是工業(yè)海水提溴的部分流程，下列有關(guān)說法正確的是 （）A.“吹出”采用熱空氣而不是常溫空氣的原因是熱空氣的氧化性強(qiáng)B.堿液吸收所發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)中氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為1∶5C.第③步中“酸化”要用強(qiáng)氧化性的酸，如硝酸D.含溴的水溶液Ⅱ中的單質(zhì)溴濃度比Ⅰ中的大解析：A錯(cuò)，“吹出”采用熱空氣而不是常溫空氣的原因是熱空氣的溫度高，溴更易揮發(fā)。B錯(cuò)，步驟②中堿液吸收得到含Br-、BrO3-的溶液，根據(jù)得失電子守恒可知，氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為5∶1。C錯(cuò)，第③步酸化過程中，發(fā)生離子反應(yīng)5Br-+BrO3-+6H+=3Br2+3H2O，不能選用強(qiáng)氧化性的酸。D對(duì)，Ⅰ→Ⅱ的過程是富集溴的過程，顯然Ⅱ中單質(zhì)溴的濃度比Ⅰ中的大。答案：D二海帶中提碘1.海帶中含有碘元素的檢驗(yàn)（1）關(guān)鍵反應(yīng)的反應(yīng)原理：2H++2I-+H2O2=I2+2H2O。（2）實(shí)驗(yàn)步驟及證明方法2.海帶中提碘（1）流程：海帶→灼燒→浸泡→氧化→過濾→提純→碘單質(zhì)。（2）主要的化學(xué)反應(yīng)原理：Cl2+2KI=2KCl+I2。例2

從海帶中提取碘，設(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn)方案，下列說法不正確的是 （）A.步驟①的操作方法：灼燒和溶解B.步驟①需要的主要儀器：坩堝和燒杯C.步驟③的試劑a必須是氧化劑D.步驟④的試劑b可選用酒精解析：A對(duì)，步驟①的操作是將海帶進(jìn)行灼燒后再將海帶灰溶解得到海帶灰濁液。B對(duì)，步驟①的操作為灼燒和溶解，灼燒時(shí)使用的儀器為坩堝，溶解時(shí)需要用到燒杯。C對(duì)，步驟③是將I-氧化成I2，試劑a必須是氧化劑。D錯(cuò)，酒精能與水以任意比例互溶，不能作為萃取劑。答案：D三海水提鎂1.工藝