第六章 化学与自然资源的开发利用 学案27 开发利用金属矿物和海水资源
[考纲要求] 1.了解金属矿物和海水的综合利用。2.了解化学科学发展对自然资源利用的作用。
知识点一 金属矿物的开发和利用 1．金属在自然界中存在的形态
除了____、____等极少数金属外，绝大多数金属以______的形式存在于自然界中。在这些金属化合物中，金属元素都显____化合价。
2．金属冶炼的实质
＋－
使金属化合物中的金属离子____电子被________为金属单质的过程：Mn＋ne===M。 3．金属冶炼的一般步骤 4．金属冶炼方法 (1)热分解法 例如：2HgO=====2Hg＋O2↑，2Ag2O=====4Ag＋O2↑。
用热分解冶炼法冶炼金属的特点是金属元素的金属性____，金属元素的原子________失去电子，其金属离子________得到电子，该金属元素所形成的化合物稳定性________。
(2)热还原法冶炼金属
①焦炭还原法。例如：C还原ZnO、CuO，其化学方程式依次为
________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 ②一氧化碳还原法。例如：CO还原Fe2O3、CuO，其化学方程式依次为
________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 ③氢气还原法。例如：H2还原WO3、Fe3O4，其化学方程式依次为
________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 ④活泼金属还原法。例如：Al还原Cr2O3、V2O5，其化学方程式依次为
________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 做铝热反应实验时，铝热剂是指__________________________________。镁条和KClO3
的作用是____________________。反应时的现象是____________________。常用铝热反应冶炼________________的金属。
可用热还原法冶炼的金属，其金属性________，金属在常见金属活动性顺序表中居于________区域。
(3)电解法冶炼金属
例如：Al2O3、MgCl2、NaCl的电解反应，其化学方程式依次为
________________________________________________________________________； ________________________________________________________________________； ________________________________________________________________________。 问题思考
1．能否用电解AlCl3和MgO的方法冶炼Al、Mg?
2．铝是地壳中含量最高的金属元素，为什么人类对铝的使用比铁、铜晚的多？ 知识点二 海水资源的开发利用
海水资源的利用主要包括海水水资源的利用和海水化学资源的利用。 1．海水水资源的利用
海水淡化的方法主要有________、__________、________等。 淡化方法 原理 蒸馏法 将海水加热至105℃蒸发汽化，然后蒸汽冷凝而得到蒸馏水 电渗析法 利用阴、阳离子交换膜对水中阴、阳离子的选择透过性，在外加直流电场作△
△
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离子交换法 问题思考 用下，使水中的一部分离子转移到另一部分水中而达到除盐目的 用阳离子交换树脂和阴离子交换树脂除去海水中的阴、阳离子得到去离子水的方法 3．为什么开发利用海水资源前景广阔？ 2．海水化学资源的开发利用 (1)氯碱工业
海水→NaCl――→________、________、________。 电解饱和NaCl溶液的方程式为
________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)海水提镁
CaO盐酸浓缩结晶电解
海水Mg(OH)2――→________(溶液)――→MgCl2·6H2O→________――→Mg、Cl2
?过滤?(3)海水提溴
海水(酸化)――→________――→――→________――→________(液)。 吹出吸收问题思考
4．写出海水中提取镁的离子方程式。 一、金属冶炼方法与金属活动性的关系
1．金属活动性顺序与金属冶炼方法的关系(见下表) Zn Fe 金属的活动性K Ca Na Mg Al Sn Pb(H) 顺序 Cu 金属原子失电强→弱 子能力 金属离子得电弱→强 子能力 Cl2
空气、水蒸气SO2
Cl2
电解
Hg Ag Pt Au 物理主要冶炼方法 电解法 热还原法 方法 2.工业上常用的还原剂有焦炭、CO、H2和活泼金属(一般为Al)，其中纯度要求不高的金属一般用较廉价的焦炭或CO还原，纯度要求高的一般用H2还原，而对于一些难熔的稀有金属一般需要用铝还原，该反应叫做铝热反应。
铝热反应的特点：①高温条件；②剧烈燃烧，放出大量的热；③新生成的液态金属单质易与Al2O3(固态)分离。
典例导悟1 (2019·郑州质检)氧化还原反应广泛应用于金属的冶炼，下列说法不正确的是( )
A．电解熔融氯化钠制取金属钠的反应中，钠离子被还原，氯离子被氧化 B．湿法炼铜与火法炼铜的反应中，铜元素都发生还原反应
－
C．用磁铁矿炼铁的反应中，1 mol Fe3O4被CO还原成Fe，转移9 mol e D．铝热法还原铁的反应中，放出的热量能使铁熔化 听课记录：
二、海洋资源的开发利用 1．海水淡化
(1)海水淡化途径：通过从海水中提取淡水或从海水中把盐分离出去。 (2)海水淡化的方法及其特点
海水淡化的方法主要有蒸馏法(如图所示)、电渗析法、离子交换法等。其中蒸馏法的历史最久，技术和工艺也比较完善，但成本较高。
(3)原理：水的沸点低，蒸馏时水汽化，而其他物质沸点高，不能汽化，水蒸气冷却得
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到淡水。
(4)注意事项
①烧瓶内加少量碎瓷片以防暴沸。 ②冷凝水流向是低进高出。
典例导悟2 如果实行海水淡化来供应居民饮用水，下列方法中在原理上完全不可行的是( )
A．加明矾使海水中的盐沉淀出来而淡化
B．利用太阳能使海水升温，通过蒸馏而使其淡化 C．将海水缓慢降温凝固以获取淡水
D．将海水通过离子交换树脂以除去各种离子 听课记录：
2．海水中镁的提取 (1)流程
(2)有关反应的化学方程式
MgCl2＋Ca(OH)2===Mg(OH)2↓＋CaCl2 Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O
MgCl2·6H2O=====MgCl2＋6H2O↑ △
MgCl2(熔融)=====Mg＋Cl2↑
典例导悟3 海水是镁的主要来源之一，从海水中提取金属镁的主要生产步骤有：①浓缩结晶 ②加熟石灰 ③加盐酸 ④过滤 ⑤熔融电解
(1)正确的生产顺序是______________。
(2)以上提取镁的全过程中，没有涉及的化学反应类型是________(填序号)。
A．分解反应 B．化合反应 C．置换反应 D．复分解反应 (3)下列关于提取镁的说法中，不正确的是________(填序号)。 A．此法的优点之一是原料来自大海 B．进行①②③步骤的目的是富集MgCl2 C．常用电解熔融氧化镁的方法制取镁 D．电解冶炼镁要消耗大量电能 3．海水中溴的提取
(1)工艺流程：海水――→ ――→ ――→ ――→Br2(l) 杂质氧化
(2)原理
①用________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，离子方程式是________________________________________________________________________。
③向含溴单质的水溶液中通入空气和水蒸气，将溴单质吹入盛有二氧化硫溶液的吸收塔内以达到富集的目的：Br2＋SO2＋2H2O===_____________________________________ ___________________________________。
④向吸收塔内溶液中通入适量的氯气：
2HBr＋Cl2===___________________________________________________________ ________。
⑤用四氯化碳(或苯)萃取吸收塔内溶液中的溴单质。 ⑥若要得到纯净的液溴，采用的分离方法是________。 4．海带中碘的提取 (1)流程
(2)主要化学原理：Cl2＋2KI===2KCl＋I2。 典例导悟4 (2019·山东荣成模拟)海带中含有丰富的碘。为了从海带中提取碘，某研究性学习小组设计并进行了以下实验：
请填写下列空白：
(1)步骤①灼烧海带时，除需要三脚架外，还需要用到的实验仪器是______________(从
除去悬浮
浓缩
氧化剂
提取
电解HCl
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2019-2019化学一轮复习导学案学案27 开发利用金属矿物和海水资源-7页文档资料
