如何开发利用金属矿物与海水资源

1、如何开发利用金属矿物与海水资源最最 新新 考考 纲纲 下下 载载1.了解海水和金属矿物的综合利用。了解化了解海水和金属矿物的综合利用。了解化学科学发展对自然资源利用的作用学科学发展对自然资源利用的作用2.了解煤、石油和天然气等综合利用的意义了解煤、石油和天然气等综合利用的意义3.了解能源是人类生存和社会发展的重要基了解能源是人类生存和社会发展的重要基础。了解化学在解决能源危机中的重要作用础。了解化学在解决能源危机中的重要作用名名 师师 权权 威威 解解 读读自然资源的开发与利用，关系到社会可持续发自然资源的开发与利用，关系到社会可持续发展的问题，因此一直是高考命题的热点。主要展的问题，因此一直

2、是高考命题的热点。主要考查内容有：常见元素及其化合物对环境质量考查内容有：常见元素及其化合物对环境质量的影响；在化工生产中遵循的影响；在化工生产中遵循“绿色化学绿色化学”思想思想的重要性；化工生产中自然资源综合利用的方的重要性；化工生产中自然资源综合利用的方法和意义。法和意义。高考考题把化学知识和实际生产、生活、环境高考考题把化学知识和实际生产、生活、环境污染等问题结合起来，突出化学与可持续发展污染等问题结合起来，突出化学与可持续发展的密切联系，考查学生分析问题和解决问题的的密切联系，考查学生分析问题和解决问题的能力。能力。第第2626讲开发利用金属矿物和讲开发利用金属矿物和海水资源海水资源一

3、、金属矿物的开发利用一、金属矿物的开发利用1金属元素在自然界中的存在形式金属元素在自然界中的存在形式(1)游离态：如游离态：如_。(2)化合态：绝大多数金属以此形式存在。化合态：绝大多数金属以此形式存在。金、铂金、铂2金属冶炼的原理金属冶炼的原理金属冶炼的原理是金属冶炼的原理是_的过程，即的过程，即Mnne=M。3金属冶炼的一般步骤金属冶炼的一般步骤矿石的富集矿石的富集_ _使金属化合物中的金属离使金属化合物中的金属离子得到电子被还原为金属单质子得到电子被还原为金属单质冶炼冶炼精炼精炼4金属冶炼的方法金属冶炼的方法(金属活动性顺序表的反顺序金属活动性顺序表的反顺序)(1)物理法物理法适用于化学

4、性质稳定，在自然界适用于化学性质稳定，在自然界中以游离态形式存在的金属。中以游离态形式存在的金属。(如如Au、Pt)。(2)热分解法热分解法适用于冶炼金属活动性适用于冶炼金属活动性_的金属。的金属。(写出化学方程式写出化学方程式)_。 _ 。较差较差(3)热还原法热还原法适用于金属活动性介于适用于金属活动性介于_之间的大多数金属的冶炼。之间的大多数金属的冶炼。(写出化学方程式写出化学方程式)H2还原还原CuO：_。CO还原还原Fe2O3： _ 。C还原还原Fe3O4： _ 。ZnCu(4)电解法电解法适用于金属活动性适用于金属活动性_的金的金属的冶炼。属的冶炼。(写出化学方程式写出化学方程式)

5、Na：_。Mg： _ 。Al： _ 。很强很强能否用电解能否用电解AlCl3和和MgO的方法冶炼的方法冶炼Al、Mg?提示：不能。因为提示：不能。因为AlCl3是共价化合物，熔融是共价化合物，熔融时无法电离出自由移动的离子，不导电；而时无法电离出自由移动的离子，不导电；而MgO虽是离子化合物，但其熔点太高，熔融虽是离子化合物，但其熔点太高，熔融会消耗大量电能，成本较高。会消耗大量电能，成本较高。二、海水资源的开发利用二、海水资源的开发利用1海水水资源的利用海水水资源的利用(1)海水水资源的利用，主要包括海水水资源的利用，主要包括_和直接利用海水进行和直接利用海水进行_等。等。(2)海水淡化的方

6、法主要有海水淡化的方法主要有_、_、_等。等。海水的淡化海水的淡化循环冷却循环冷却蒸馏法蒸馏法电渗析电渗析法法离子交换法离子交换法电解熔融电解熔融NaCl：_。(2)海水提镁、溴、碘。海水提镁、溴、碘。(3)海水中提取海水中提取_和和_用于核能的开发。用于核能的开发。(4)新型能源新型能源_、 _的开发利用。的开发利用。铀铀重水重水潮汐能潮汐能波浪能波浪能2从金属矿石中提炼金属的步骤从金属矿石中提炼金属的步骤步骤步骤 一般方法或原理一般方法或原理目的目的矿石矿石富集富集采矿、选矿、粉碎、筛采矿、选矿、粉碎、筛矿、洗矿等矿、洗矿等除去杂质、提除去杂质、提高矿石中有用高矿石中有用成分的含量成分的含

7、量冶炼冶炼利用氧化还原反应原理，利用氧化还原反应原理，在一定条件下用还原剂在一定条件下用还原剂把金属矿石中的金属离把金属矿石中的金属离子还原成金属单质子还原成金属单质得到粗金属得到粗金属(含含少量杂质少量杂质)单质单质精炼精炼加入除杂试剂除去杂质加入除杂试剂除去杂质或电解精炼或电解精炼提炼纯金属提炼纯金属3.铝热反应铝热反应(1)原理原理铝将金属氧化物中化合态的金属还原为金属铝将金属氧化物中化合态的金属还原为金属单质。单质。(2)引燃剂和铝热剂引燃剂和铝热剂引燃剂：镁条、氯酸钾。引燃剂：镁条、氯酸钾。铝热剂：铝粉和金属氧化物铝热剂：铝粉和金属氧化物(Fe2O3、Cr2O3、V2O5等等)组成的

8、混合物。组成的混合物。(3)实验现象实验现象镁条剧烈燃烧，放出一定的热量，使氧镁条剧烈燃烧，放出一定的热量，使氧化铁粉末和铝粉在较高温度下发生剧烈的化铁粉末和铝粉在较高温度下发生剧烈的反应。反应。反应放出大量的热，并发出耀眼的强光。反应放出大量的热，并发出耀眼的强光。纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中。纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中。待熔融物冷却后，除去外层熔渣，仔细观察待熔融物冷却后，除去外层熔渣，仔细观察，可以发现落下的是铁珠。，可以发现落下的是铁珠。【答案答案】B 名师指点名师指点选择金属冶炼的方法要依据金属在自然界中的选择金属冶炼的方法要依据金属在自然界中的存在形态和金属的活泼

9、性。金属活动性顺序表存在形态和金属的活泼性。金属活动性顺序表中，金属的位置越靠后，越容易被还原；金属中，金属的位置越靠后，越容易被还原；金属的位置越靠前，越难被还原。的位置越靠前，越难被还原。1下列化工生产原理错误的是下列化工生产原理错误的是()可以电解熔融的氯化钠来制取金属钠；可以电解熔融的氯化钠来制取金属钠；可以将钠加入氯化镁饱和溶液中制取镁；可以将钠加入氯化镁饱和溶液中制取镁；用电解法冶炼铝时，原料是氯化铝；炼铁用电解法冶炼铝时，原料是氯化铝；炼铁时高炉中所发生的反应都是放热的，故无需时高炉中所发生的反应都是放热的，故无需加热。加热。A BC D解析：钠特别活泼，加入氯化镁溶液时先与解析

10、：钠特别活泼，加入氯化镁溶液时先与水反应生成水反应生成NaOH和和H2，接着生成，接着生成Mg(OH)2沉淀，错；冶炼铝使用的是沉淀，错；冶炼铝使用的是Al2O3，错；，错；高炉炼铁中所发生的反应是放热反应，但是高炉炼铁中所发生的反应是放热反应，但是仍需要高温，错。选仍需要高温，错。选D。答案：答案：D 海水资源的开发利用海水资源的开发利用1海水淡化方法及原理海水淡化方法及原理淡化淡化方方法法原理原理蒸馏蒸馏法法将海水加热至将海水加热至105 蒸发汽化，蒸发汽化，然后蒸汽冷凝而得到蒸馏水然后蒸汽冷凝而得到蒸馏水电渗电渗析析法法利用阴、阳离子交换膜对水中阴、利用阴、阳离子交换膜对水中阴、阳离子的

11、选择透过性，在外加直流阳离子的选择透过性，在外加直流电场作用下，使水中的一部分离子电场作用下，使水中的一部分离子转移到另一部分水中而达到除盐目转移到另一部分水中而达到除盐目的的离子离子交换交换法法用阳离子交换树脂和阴离子交换树用阳离子交换树脂和阴离子交换树脂除去海水中的阴、阳离子得到去脂除去海水中的阴、阳离子得到去离子水的方法离子水的方法2.镁的提取镁的提取(1)流程流程3溴的提取溴的提取(1)流程流程(1)指出提取碘的过程中有关的实验操作名称指出提取碘的过程中有关的实验操作名称_；写出过程中有关反应的离子；写出过程中有关反应的离子方程式：方程式：_。(2)提取碘的过程中可提供选择的有机试剂为

12、提取碘的过程中可提供选择的有机试剂为_。A酒精、四氯化碳酒精、四氯化碳 B四氯化碳、苯四氯化碳、苯C汽油、醋酸汽油、醋酸 D汽油、甘油汽油、甘油(3)为使海藻灰中碘离子转化为碘的有机溶液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，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持仪器、物品，尚缺少的玻璃仪器是_。【解析解析】(1)从提取碘的流程图上看出，操从提取碘的流程图上看出，操作是将固体作是将固体(残渣残渣)和液体和液体(含含I的溶液的溶液)分离分离开的操作，这一

13、操作称为过滤。反应是用开的操作，这一操作称为过滤。反应是用Cl2将将I氧化成氧化成I2的反应。的反应。(2)利用利用I2在有机溶剂在有机溶剂(如如CCl4、苯、苯)中的溶解中的溶解度远大于水中的溶解度，用有机溶剂将碘水度远大于水中的溶解度，用有机溶剂将碘水中的碘提取出来，其中，酒精、甘油、醋酸中的碘提取出来，其中，酒精、甘油、醋酸均与水互溶不分层，不合题目要求。均与水互溶不分层，不合题目要求。(3)操作中缺少漏斗，操作中缺少分液漏操作中缺少漏斗，操作中缺少分液漏斗。斗。【答案答案】(1)过滤过滤2ICl2=I22Cl(2)B(3)漏斗、分液漏斗漏斗、分液漏斗2海水是镁的主要来源之一。从海水中提

14、取海水是镁的主要来源之一。从海水中提取镁可按如下步骤进行：镁可按如下步骤进行：把贝壳制成石灰乳；把贝壳制成石灰乳；向引入的海水中加入石灰乳，沉降、洗涤、向引入的海水中加入石灰乳，沉降、洗涤、过滤沉淀物；过滤沉淀物；将沉淀物与盐酸反应，结晶、过滤、干燥；将沉淀物与盐酸反应，结晶、过滤、干燥；电解得到产物。电解得到产物。以上提取镁的全过程中，没有涉及的化学反以上提取镁的全过程中，没有涉及的化学反应类型是应类型是_。A分解反应分解反应 B化合反应化合反应C置换反应置换反应 D复分解反应复分解反应答案：答案：C1(2009年广东单科年广东单科)广东正在建设海洋强省。下列广东正在建设海洋强省。下列说法不

15、正确的是说法不正确的是()A从海带中提取碘单质的过程涉及氧化还原反应从海带中提取碘单质的过程涉及氧化还原反应B往淡水中加入往淡水中加入NaCl等配成人造海水，可用于海产等配成人造海水，可用于海产品的长途运输品的长途运输C赤潮主要是由工农业生产和生活废水引起沿海水赤潮主要是由工农业生产和生活废水引起沿海水域的富营养化而造成的域的富营养化而造成的D海洋经济专属区的资源开发可获得海洋经济专属区的资源开发可获得Fe、Co、K、Au、Mg、B等金属等金属解析：解析：D选项中选项中B不是金属。不是金属。答案：答案：D(1)请列举海水淡化的两种方法：请列举海水淡化的两种方法：_、_。(2)将将NaCl溶液进

16、行电解，在电解槽中可直溶液进行电解，在电解槽中可直接得到的产品有接得到的产品有H2、_、_或或H2、_。(3)步骤步骤中已获得中已获得Br2，步骤，步骤中又将中又将Br2还还原为原为Br，其目的为，其目的为_。(4)步骤步骤用用SO2水溶液吸收水溶液吸收Br2，吸收率可达，吸收率可达95%，有关反应的离子方程式为，有关反应的离子方程式为_，由此反应，由此反应可知，除环境保护外，在工业生产中应解决可知，除环境保护外，在工业生产中应解决的主要问题是的主要问题是_。(5)某化学研究性学习小组为了解从工业溴中某化学研究性学习小组为了解从工业溴中提纯溴的方法，查阅了有关资料：提纯溴的方法，查阅了有关资料

17、：Br2的沸点的沸点为为59 ，微溶于水，有毒性和强腐蚀性。他，微溶于水，有毒性和强腐蚀性。他们参观生产过程后，绘制了如下装置简图：们参观生产过程后，绘制了如下装置简图：请你参与分析讨论：请你参与分析讨论：图中仪器图中仪器B的名称：的名称：_。整套实验装置中仪器连接均不能用橡胶塞整套实验装置中仪器连接均不能用橡胶塞和橡胶管，其原因是和橡胶管，其原因是_。实验装置气密性良好，要达到提纯溴的目实验装置气密性良好，要达到提纯溴的目的，操作中如何控制关键条件：的，操作中如何控制关键条件：_。C中液体产物颜色为中液体产物颜色为_，为除去该，为除去该产物中仍残留的少量产物中仍残留的少量Cl2，可向其中加入

18、，可向其中加入NaBr溶液，充分反应后，再进行的分离操作溶液，充分反应后，再进行的分离操作是是_。解析：解析：Na、Mg都是活泼金属，应选用电解都是活泼金属，应选用电解法，故法，故A项正确，项正确，B项错误。项错误。Fe是较活泼的金是较活泼的金属，用还原剂还原的方法，属，用还原剂还原的方法，C项正确。项正确。Hg是是不活泼金属，用热分解法，不活泼金属，用热分解法，D项正确。项正确。答案：答案：B2(2010年扬州模拟年扬州模拟)金属材料在日常生活以及生金属材料在日常生活以及生产中有着广泛的运用。下列关于金属的一些说法产中有着广泛的运用。下列关于金属的一些说法不正确的是不正确的是()A合金的性质

19、与其组成金属的性质不完全相同合金的性质与其组成金属的性质不完全相同B工业上金属工业上金属Mg、Al都是用电解熔融氯化物制都是用电解熔融氯化物制得的得的C金属冶炼的本质是金属阳离子得到电子变成金属冶炼的本质是金属阳离子得到电子变成金属原子金属原子D越活泼的金属越难冶炼越活泼的金属越难冶炼解析：合金的性质与其成分金属的性质不完解析：合金的性质与其成分金属的性质不完全相同，如硬度、强度更大、熔点更低等，全相同，如硬度、强度更大、熔点更低等，A正确；因正确；因AlCl3为共价化合物，熔融时不导为共价化合物，熔融时不导电，冶炼铝应用电解熔融电，冶炼铝应用电解熔融Al2O3的方法，的方法，B错错误；金属冶

20、炼就是把金属阳离子还原为金属误；金属冶炼就是把金属阳离子还原为金属原子，越活泼的金属，其阳离子的氧化性越原子，越活泼的金属，其阳离子的氧化性越弱，越难被还原，弱，越难被还原，C、D正确。正确。答案：答案：B3从海水中提取镁可按如下步骤进行：从海水中提取镁可按如下步骤进行：把贝壳制成石灰乳；向引入的海水中加入把贝壳制成石灰乳；向引入的海水中加入石灰乳，沉降、洗涤、过滤沉淀物；将沉石灰乳，沉降、洗涤、过滤沉淀物；将沉淀物与盐酸反应，结晶、过滤、干燥；电淀物与盐酸反应，结晶、过滤、干燥；电解得到产物。下列关于提取镁的说法中，不解得到产物。下列关于提取镁的说法中，不正确的是正确的是()A此法的优点之一

21、是原料来自大海此法的优点之一是原料来自大海B进行步骤的目的是富集进行步骤的目的是富集MgCl2C可用电解熔融氧化镁的方法制取镁可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电解冶炼镁要消耗大量电能 解析：由于解析：由于MgO的熔点高，不能使用电解熔的熔点高，不能使用电解熔融融MgO的方法冶炼的方法冶炼Mg。答案：答案：C5工业上对海水资源综合开发利用的部分工业上对海水资源综合开发利用的部分工艺流程如下图所示。工艺流程如下图所示。(1)电解饱和食盐水常用离子膜电解槽和隔膜电解饱和食盐水常用离子膜电解槽和隔膜电解槽。离子膜和隔膜均允许通过的分子或电解槽。离子膜和隔膜均允许通过的分子或离子是离子是_。电解槽中的阳极材料为。电解槽中的阳极材料为_。(2)本工艺流程中先后制得本工艺