开发利用金属矿物及海水资源.docx
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开发利用金属矿物及海水资源
文件排版存档编号：
[UYTR-OUPT28-KBNTL98-UYNN208]
开发利用金属矿物及海水资源
学乐思教育2016秋季高二年级数学一对一
第一讲：
开发利用金属矿物和海水资源
主讲教师：
刘老师辅导年级及科目：
高二年级化学
数学组组长签字：
学生姓名：
备课时间：
授课时间：
教学目标：
1、帮助学生认识和体会化学在自然资源开发和利用中的意义和作用
2、揭示化学与可持续发展的重要关系；
3、掌握金属的冶炼与海水资源的利用
教学重点、难点：
了解化学方法在金属矿物开发（主要是金属冶炼）及海水资源开发中的作用。
教学内容：
知识点一：
自然资源与可持续发展
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。
知识点二、金属矿物的开发和利用
1.金属元素在自然界存在的形态：
（1）游离态：
极少数的不活泼金属（金、铂等）以游离态存在（单质的形式）
（2）化合态：
绝大多数金属在自然界中是以化合态（化合物的形式）存在，如铝以铝土矿形式存在，铁以铁矿石形式存在。
2.金属的冶炼：
金属冶炼是工业上将金属从含有金属元素的矿石中还原出来的生产过程。
（1）金属冶炼的一般方法：
金属的活动性不同，冶炼的方法不同。
①热分解法：
对于不活泼金属（活动顺序中，Hg及Hg以后）可以直接用加热分解的方法将金属从其化合物中还原出来，例如：
2HgO
2Hg+O2↑2Ag2O
4Ag+O2↑
②热还原法：
在金属活动性顺序表中处于中间位置的金属（Zn-------Cu）,通常是在高温下用还原剂（C、CO、H2、活泼金属等）将金属从其化合物中还原出来，例如：
Fe2O3+3CO
2Fe+CO2↑ZnO+C
Zn+CO↑
Fe2O3+2Al
2Fe+Al2O3（铝热反应）Cr2O3+2Al
2Cr+Al2O3（铝热反应）
铝热剂及应用：
（1）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。
（2）铝热反应的特点：
在高温下引燃后剧烈反应，放出大量的热，产生高温，使被还原出来的金属熔化，与熔渣分离。
体现铝的还原性、氧化铝高熔点的性质。
（3）铝热反应的应用：
①焊接钢轨②冶炼高熔点金属：
V、Cr、Mn等。
③电解法：
非常活泼的金属（活动顺序中：
K------Al）用一般的还原剂很难将它们还原出来，通常采用电解熔融的金属化合物的方法冶炼活泼金属，例如：
2NaCl（熔融）
2Na+Cl2↑MgCl2（熔融）
Mg+Cl2↑
2Al2O3（熔融）
4Al+3O2↑
※有些金属可以利用氧气从其硫化物中冶炼出来，例如：
冶炼铜
Cu2S+O2
2Cu+SO2
【总结】金属活动顺序表中不同金属冶炼方法的选择
KCaNaMgAlZnFeSnPbCuHgAg
常见金属的冶炼原理
金属
冶炼原理
Fe
Fe2O3+3CO
2Fe+CO2↑
Fe2O3+2Al
2Fe+Al2O3（铝热反应）
Cu
Cu2S+O2
2Cu+SO2（火法炼铜）
Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu（湿法炼铜）
Mg
MgO＋C
Mg（g）＋CO（g）
MgCl2（熔融）
Mg+Cl2↑
Al
2Al2O3（熔融）
4Al+3O2↑
Na
2NaCl（熔融）
2Na+Cl2↑
3.金属的利用、回收和资源的保护
合理开发、有效利用、金属的回收和资源保护：
合理开发和利用这些矿物资源。
有效地使用金属产品、材料。
主要途径有：
①提高金属矿物的利用率。
②减少金属的使用量。
③加强金属资源的回收和再利用，使用代用材料节约矿产资源、保护矿产资源。
随堂练习
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（KClMgCl26H2O）中炼镁，对它们的冶炼方法分析不正确的是（）
A．（Ⅰ）用①B．（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；
②；
③；
④。
3.关于金属元素在自然界存在的情况的叙述中，正确的是（）
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内，但植物体内不含。
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，动物和植物体内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（）
A、2Na+MgCl2====2NaCl+MgB、MgCl2（熔化）
MgO+Cl2
C、2MgO
2Mg+O2D、MgO+C
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-（）
A.①②④B.①②③⑤C.①③④⑤D.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．Na、Ba、Mg、A1B．Zn、Fe、Cu、Ag
C．Na、K、Zn、FeD．Mg、Al、Zn、Fe
知识点三、海水资源的开发利用
1.海水水资源的利用：
海水中水的储量约占全球总水量的97％。
海水中水资源的利用，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。
海水蒸馏原理示意图太阳能蒸发原理示意图
2.海水中的化学资源的开发利用：
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：
试剂①
试剂②
（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）
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；
（3）向含溴单质的水溶液中通入空气和水蒸汽，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，反应的化学方程式为：
Br2+SO2+2H2O==2HBr+H2SO4
（4）向吸收塔内的溶液中通入适量的氯气，反应的化学方程式为：
2HBr+Cl2==2HCl+Br2
（5）用四氯化碳（或苯）萃取吸收塔内的溶液中的溴单质，得到产品溴。
随堂练习
1.从海水中提取金属镁的生产步骤有：
①浓缩结晶，②加熟石灰，③加盐酸，④过滤，⑤熔融电解，正确的生产步骤顺序是_。
2.按下述实验过程填空：
（1）写出上述反应的化学方程式：
①；
②；
③。
（2）溶液的颜色：
a：
棕黄色；b：
橙红色；
c：
蓝色；d：
蓝色。
3.海水的综合利用可以制备金属镁，其流程如下图所示：
（1）若在空气中加热MgCl2·6H2O，生成的是Mg（OH）Cl或MgO，写出相应反应的化学方程式。
（2）用电解法制取金属镁时，需要无水氯化镁。
在干燥的HCl气流中加热MgCl2·6H2O时，能得到无水MgCl2，其原因是：
（3）Mg（OH）2沉淀中混有的Ca（OH）2应怎样除去写出实验步骤。
步骤：
加入溶液，充分搅拌，，沉淀用水。
课后习题1．铝能用于冶炼难熔的金属（如Fe、Mn等），这是因为铝具有一下性质中的（）
A.两性B.导电性好C熔点低D．还原性及冶炼反应中放出大量的热
2．下列金属①铁、②镁、③锰、④矾、⑤铬。
可用铝热法制备的有（）
A.①②④B.①②③⑤C.④③④⑤D.①②③④⑤
3．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．Na、Ba、Mg、A1B．Zn、Fe、Cu、Ag
C．Na、K、Zn、FeD．Mg、Al、Zn、Fe
4．下列化工生产原理错误的是------（）
①可以用电解熔融的氯化钠的方法来制取金属钠②可以用钠加入氯化镁饱和溶液中制取镁③用电冶铝时，原料是氯化铝④炼铁高炉中所发生的反应都是放热的，故无需加热
A.②③B.①③C.①②③D.②③④
5．下列产品的使用不会对环境造成污染的是----------（）
A.含磷洗衣粉B.酒精C.氟利昂D.含汞电池
6．单质A能从盐溶液中置换出单质B，则下列说法中，不正确的是-（）
A.当A、B都是金属时，A一定比B活动性强
B.当A、B都是非金属时，A一定比B活动性强
C.当A是金属时，B可能是金属，也可能是非金属
D.当A是非金属时，B可能是金属，也可能是非金属
7．在相同条件下，对环境污染最小的燃料是-（）
A.液化气B.煤油C.煤饼D.木柴
8．下列商品不能称为“绿色商品”的是-（）
A.无铅汽油B.无磷洗衣粉C.无氟冰箱D.无碘食盐
9．下列情况可引起大气污染的是（）
①煤的燃烧②工业废气的任意排放③燃放鞭炮④飞机、汽车尾气排放
A.只有①②B.只有②④C.只有①②③D.①②③④
10．有关煤的叙述不正确的是-（）
A．煤是工业上获得芳香烃的一种重要来源
B．煤的干馏过程属于化学变化
C．煤是由多种有机物组成的混合物
D．煤除了主要含有碳元素外，还含有少量的氢、氮、硫、氧等元素
11．下列氧化物不能跟铝粉组成铝热剂的是（）
A．W03B．MnO2C．MgOD．V205
12．下列转化不属于煤或石油的综合利用的是（）
A．将煤干馏制得煤焦油和焦炭
B.在一定条件下将煤与氢气转化为液体燃料
C.将煤变为煤饼作燃料
D．将石油裂解制得乙烯等化工原料
13．人造光卤石（KCl·MgCl2·6H20）是盐化工生产的中间产物。
以光卤石为原料制得金属镁，可有下列步骤：
①过滤②溶解③加入适量Ca（OH）2④蒸发⑤用盐酸溶解⑥电解熔融MgCl2
⑦在HCl气流中强热MgCl2·6H20晶体正确的顺序是（）
A.⑤③①②④⑥⑦B.②③①⑤④⑦⑥
C.②④①③⑦⑤⑥D.⑤③①④②⑦⑥
14．汽车排放的尾气中因含有氮的氧化物而污染大气。
产生氮的氧化物的主要原因是（）
A．燃烧含氮的化合物燃料引起的B．燃烧含铅汽油引起的
C．是由燃烧不充分引起的D．是在汽缸中N2被氧化生成的
15．“飘尘”是物质燃烧时产生的粒状飘浮物，颗粒很小（直径小于10
m），不易沉降（可飘浮数小时甚至数年），它与空气中S02、O2接触时，SO2部分转化为S03，使空气酸度增加，形成酸雨。
飘尘所起的主要作用是（）
A.氧化剂B．还原剂C．吸附剂D．催化剂
8．准确称取某种铁的氧化物g，用足量的CO进行还原，将生成的C02全部用足量的澄清石灰水吸收，得到沉淀4g，则这种铁的氧化物为（）
A．Fe3O4B．Fe203C．FeOD．以上都不是
12．）海洋植物如海带、海藻中含有丰富的碘元素，碘元离子的形式存在。
实验中从海藻提取碘的流程如图所示
（1）指出提取碘的过程中有关的实验操作名称①；写出过程②中有关反应的化学方程式
（2）提取碘的过程中可提供选择的有机试剂为（）
A.酒精、四氯化碳B四氯化碳、苯C．汽油、醋酸D．汽油、甘油
（3）为使海藻灰中碘离子转化为碘的有机溶液，实验室里有烧杯、玻璃棒、集气瓶、酒精灯、导管、圆底烧瓶、石棉网以及必要的夹持仪器、物品，尚缺少的玻璃仪器是。
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