《开发利用金属矿物和海水资源》 导学案
4.1.1金属矿物的开发利用
【学习目标】
掌握冶炼金属的一般原理，了解适用于不同金属的冶炼方法，知道铝热反应。 1.自 然 资源：指在一定时间、地点的条件下能够产生经济价值的，以提高人类当前和将来福利的自然环境因素和条件的总称。
2.可持续发展：包括经济的可持续发展，社会的可持续发展、资源可持续发展、环境可持续发展和全球可持续发展。 【自主思考(思)】
一.金属矿物的开发和利用
1．金属自然界中存在的形态：除了 等极少数金属以外，绝大多数金属以 的形式存在于自然界．在这些金属化合物中，金属元素都显 化合价．
2．金属冶炼的涵义：将其中的金属从其 中 出来用于生产和制造各
种金属材料，这一过程在工业上称为金属的冶炼。也就是在一定条件下，使金属离子 电子被还原成 ，聚集成为金属单质．金属的活动性不同，可以采用不同的冶炼方法，大部分金属的冶炼都是在高温下发生的
3．常见金属的冶炼方法
(1)热分解法：适用于冶炼金属活动性较差的金属(金属活动顺序表中 及其以后的金属)，如：_________________________________
(2)电解法：适合冶炼活动性很强的金属(一般在金属活动性顺序表中排在 及其以前的金属)。如： ； ； ；
(3)热还原法：用还原剂(C、CO、H2、Al等)还原金属氧化物，适用于金属活动性顺序表中的 与 之间的大多数金属的冶炼。
如： ； ； ； ；
铝热反应实验现象及化学方程式：
现 象 铝与氧化铁反应 的化学方程式 实验说明：
燃烧，火珠 ，沙里有火红熔融物
⑴铝热剂：铝粉与某些金属(比铝不活泼的金属)氧化物的混合物。在高温下发生反应，放出大量的热，其混合物称为铝热剂；反应称为铝热反应。Al与Fe2O3能发生铝热反应，与其它较不活泼金属氧化物也能发生铝热反应。
⑵铝热反应的最大特点是放出大量的热，在生产上利用这一特点，可用于焊接钢轨，冶金工业上也常用这一原理，使铝与金属氧化物反应，冶炼高熔点金属钒、铬、锰等。
如： Al＋ MnO2==
※有些金属可以利用氧气从其硫化物中冶炼出来，例如： Cu2S + O2
高温
2Cu +
SO2(火法炼铜)Fe ＋ CuSO4 === FeSO4 ＋ Cu(湿法炼铜) 【小组合作学习(议、展、评)】
1、工业上制备金属铝，采用电解熔融的Al2O3(加冰晶石时)而不电解熔融的AlCl3；而工业上制备金属镁，则采用电解熔融的MgCl2，不采用电解MgO的原因是什么？
2、为什么人类使用铁器比使用铜器晚？
3、你能总结出金属活动性顺序与金属冶炼方法的关系？
金属冶炼有哪些步骤？ ①矿石的富集、除杂； ②冶炼； ③精炼。 4、地球上的金属矿物资源是有限的，如何合理开发和有效使用金属资源？
5、在海底发现的大量多金属结核矿是人类重要的金属资源，思考目前开发这些海底金属资源可能遇到的主要问题是什么？ 【课堂训练(检)】
1．从石器、青铜器到铁器时代，金属的冶炼体现了人类文明的发展水平。下图表示了三种金属被人类开发利用的大致年限，之所以有先后，主要取决于 ( D )
A．金属导电性强弱 B．金属在地壳中含量多少 C．金属的化合价高低 D．金属的活动性强弱
2．定向爆破建筑物时，应同时切断钢筋和炸碎水泥，除适宜的炸药外，还需用 ( ) A．氧炔焰 B．铝热剂 C．液氯 D．电弧 解析：炸药可炸碎水泥，还需要铝热剂发生铝热反应放出热量使钢筋熔断。 3．下列有关金属冶炼的说法中，不正确的是 ( B ) A．用电解熔融氯化钠的方法得到活泼金属钠
B．在加热的情况下用氢气还原Al203得到金属铝 C．用铝热反应原理炼得熔点较高的金属铬 D．热分解法直接加热HgO得到金属Hg
4．下列不符合工业冶炼金属实际情况的是 ( C )
5．用铝热法还原下列氧化物，制得金属各1 mol，消耗铝最少的是 ( ) A．Mn02 B．W03 C．Cr203 D．Co304
6．铝的活泼性较强，直到18世纪人类才开始将Al从它的化合物中冶炼出来。当时铝价格十分昂贵，拿破仑的头盔就是用Al制作的，现在还保存在英国博物馆中。电解熔融的氧化铝(冰晶石作助熔剂)时，当电路中通过10mol电子时，理论上析出铝的质量是 ( )
A．90 g B．180 g C．270 g D．540 g 7．热还原法冶炼金属的反应一定是 ( )
A．氧化还原反应 B．置换反应 C．分解反应 D．复分解反应 8．工业上冶炼金属钙可使用的方法是 ( ) A．热分解法 B．热还原法 C．铝热剂法 D．电解法 【总结】金属活动顺序表中不同金属冶炼方法的选择 K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb Cu Hg Ag
电解法 热还原法 热分解法
【课后练习(练)】
1、冶炼金属一般有下列四种方法：①焦炭法，②水煤气(或H2或CO)法，③活泼金属置换法，④电解法。四种方法在工业上均有应用。古代有(Ⅰ)火烧孔雀石法炼铜，(Ⅱ)湿法炼铜，现代有(Ⅲ)铝热法炼铬，(Ⅳ)从光卤石(KCl?MgCl2?6H2O)中炼镁，对它们 的冶炼方法分析不正确的是( B )
A．(Ⅰ)用① B．(Ⅱ)用② C．(Ⅲ)用③ D．(Ⅳ)用④
2工业上用铝土矿(主要成分是Al2O3)生产铝的过程，可用简单示意图表示如下(图中字母代表有关物质的分子式)
请写出①～④反应的方程式。
① Al2O3 + 2NaOH ==== 2NaAlO2 + H2O；
② 2NaAlO2 + CO2 + 3H2O ==== 2Al(OH)3↓+ Na2CO3 ； ③ Na2CO3 + Ca(OH)2 ==== CaCO3↓+ 2NaOH； ?④ 2Al(OH)3??????Al2O3 + 3H2O 。
3.关于金属元素在自然界存在的情况的叙述中，正确的是(CD) A、金属元素仅存在于矿物中。
B、金属元素存在于矿物和动物体內，但植物体內不含。 C、少数金属元素以游离态存在，大多数金属元素以化合态存在。 D、金属元素不仅存在矿物中，动物和植物体內也存在少量金属元素。 4.下列化学方程式，能用于工业上冶炼金属镁的是-( BD) A、2Na+MgCl2====2NaCl+Mg B、MgCl2(熔化)C、2MgO
2Mg+O2 D、MgO+C
MgO+Cl2 MgO+C
5.．下列金属①铁、②镁、③锰、④矾、⑤铬。可用铝热法制备的有-( C ) A.①②④ B.①②③⑤ C. ①③④⑤ D.①②③④⑤ 6．在冶金工业上，通常均不能用化学还原剂制得的金属组是--( A ) A．Na、Ba、Mg、A1 B．Zn、Fe、Cu、Ag C．Na、K、Zn、Fe D．Mg、Al、Zn、Fe
疑点反馈：(通过本课学习、作业后你还有哪些没有搞懂的知识，请记录下来) ____________________ __________________________________________
4.1.2海水资源的开发利用
【学习目标】
掌握海水资源开发和利用 【自主思考(思)】
二、海水资源的开发利用
1.海水水资源的利用：主要包括 海水的淡化 和直接利用海水进行 循环冷却 。 海水淡化的方法：主要有 蒸馏法 、电渗析 法 、离子交换 法等。 海水的蒸馏 ：
2.海水中的化学资源的开发利用：
(1)海洋是一个远未开发的巨大化学资源宝库
(2)海水中含有的各种元素的特点：种类多，总储量大，富集程度低。 因此，从海水中提取物质需要解决物质的富集的问题。 (3)从海水中提取物质的方法
I. 从海水中提取食盐的主要工艺流程：从海水中制取盐的方法主要有：盐田法、电渗析法和冷冻法。其中盐田法(又叫滩晒法)历史最悠久，而且也是最简便和经济有效的方法。现在还在广泛采用。
Ⅱ.从海水中提取镁的主要工艺流程：镁是一种用途很广的金属材料，目前世界上60%的镁从海水中提取。主要步骤如下：
海水（主要 含NaCl 和MgSO） 4 溶液 试剂① Mg(OH) 2 试剂② 沉淀 MgCl2 溶液 无水 MgCl2 熔融 Mg 电解 (1)为了使MgSO4转化为Mg(OH)2，试剂①可以选用 NaOH ，要使MgSO4完全转化为沉淀，加入试剂①的量应 过量 ；验证MgSO4已完全转化为Mg(OH)2的方法是 取上层清液，加入NaOH溶液，不生成沉淀 。
(2)加入试剂①后，能够分离得到Mg(OH)2沉淀的方法是 过滤 。 (3)试剂②可以选用 HCl 。
(4)无水MgCl2在熔融状态下，通电后会产生Mg和Cl2，写出该反应的化 学方程式： MgCl2(熔融)
电解 Mg + Cl2↑
Ⅲ. 从海水中提取溴的主要工艺流程
(1)用蒸馏法将海水浓缩。用硫酸将浓缩的海水酸化。
(2)向酸化的海水中通入适量的氯气，使溴离子转化为溴单质。反应的 化学方程式为： 2NaBr + Cl2 == Br2 + 2NaCl；
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